TWI759337B - 半導體裝置、廣播系統以及電子裝置 - Google Patents

半導體裝置、廣播系統以及電子裝置 Download PDF

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TWI759337B
TWI759337B TW106134601A TW106134601A TWI759337B TW I759337 B TWI759337 B TW I759337B TW 106134601 A TW106134601 A TW 106134601A TW 106134601 A TW106134601 A TW 106134601A TW I759337 B TWI759337 B TW I759337B
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上妻宗廣
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日商半導體能源硏究所股份有限公司
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Abstract

提供一種適合高速工作的半導體裝置。本發明的一個實施方式是一種半導體裝置及具有該半導體裝置的廣播系統。半導體裝置包括解碼器，解碼器包括第一電路，第一電路具有與時脈信號同步工作的功能，第一電路具有進行影像處理的功能，第一電路的電路結構可以切換，在進行第一電路的電路結構的切換時對第一電路進行時脈閘控以防止時脈信號輸入到第一電路。

Description

半導體裝置、廣播系統以及電子裝置
本發明的一個實施方式係關於半導體裝置、廣播系統以及電子裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組合物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書等所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光裝置、照明設備、蓄電裝置、記憶體裝置、攝像裝置、這些裝置的工作方法或者這些裝置的製造方法。
在本說明書等中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路為半導體裝置的一個實施方式。另外，記憶體裝置、顯示裝置、攝像裝置、電子裝置有時包含半導體裝置。
隨著電視機(TV)的大螢幕化，對收視高清晰度視頻的需求也很大。因此，超高清電視(UHDTV)廣播的實用化也得到了推進。日本在2015年開始了藉由通訊衛星(CS)及光纖線路的4K廣播服務。今後計畫開始藉由廣播衛星(BS)的UHDTV(4K、8K)的試播。所以，現在正在開發對應8K廣播的各種電子裝 置(例如，非專利文獻1)。8K的實用廣播將並用4K廣播及2K廣播(全高清廣播)。
8K廣播等需要處理高解析度的影像資料而使影像資料量增大，因此需要對影像資料進行編碼和解碼。藉由利用圖框間預測生成預測影像資料並對輸入影像資料與預測影像資料之間的差進行編碼和解碼，可以獲得高壓縮效率。解碼後的輸入影像資料可以利用影像處理電路進行影像處理。這裡，可以設置多個影像處理電路並利用開關選擇要使用的影像處理電路，由此可以按情況(如，所顯示的影像所要求的影像品質等)進行不同的影像處理(專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2003-179933號公報。
[非專利文獻1]S.Kawashima，et al.，” 13.3-In. 8K X 4K 664-ppi OLED Display Using CAAC-OS FETs、” SID 2014 DIGEST，pp.627-630。
由於8K廣播等中影像處理電路需要處理的影像資料量增大，因而要求影像處理電路等高速工作，亦即，提高時脈頻率。因此，有時無法在1時脈期間完成影像處理電路的切換。由此，有時影像處理電路無法正確地進行影像處理。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種即使在提高時脈頻率的情況下也不會在進行影像處理電路的結構的切換時發生故障的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種適合高速工作的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可靠性高的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗得到降低的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的半導體裝置和新穎的電子裝置等。
注意，本發明的一個實施方式的目的不侷限於上述目的。上述目的並不妨礙其他目的的存在。其他目的是上面沒有提到而將在下面的記載中進行說明的目的。所屬技術領域的通常知識者可以從說明書或圖式等的記載中導出並適當 抽出該上面沒有提到的目的。另外，本發明的一個實施方式實現上述目的和/或其他目的中的至少一個目的。
本發明的一個實施方式的半導體裝置包括解碼器。解碼器包括第一電路。第一電路具有與時脈信號同步工作的功能。第一電路具有進行影像處理的功能。第一電路的電路結構可以切換。在進行第一電路的電路結構的切換時對第一電路進行時脈閘控以防止時脈信號輸入到第一電路。
另外，上述方式還可以具有如下結構：解碼器包括第二電路和第三電路，第二電路具有將時脈信號輸出到第一電路的功能，第二電路具有進行時脈閘控的功能，第三電路具有將第一信號輸出到第一電路的功能，第一電路具有對應於第一信號的邏輯的電路結構。
另外，上述方式還可以具有如下結構：解碼器包括組態記憶體，組態記憶體具有保持組態資料的功能，組態記憶體具有生成對應於組態資料的第二信號的功能，第二電路進行根據第二信號的邏輯決定的時脈數的時脈閘控。
另外，上述方式還可以具有如下結構：解碼器包括第1至第m(m是自然數)組態記憶體，第1至第m組態記憶體具有生成分別對應於其所保持的組態資料的第1至第m輸出信號的功能，第二電路具有根據第1至第m輸出信號的邏輯生成2進制的整數資料的功能，第二電路進行整數時脈數的時脈閘控。
另外，上述方式還可以具有如下結構：第一電路包括可程式邏輯元件，可程式邏輯元件包括正反器電路。
另外，本發明的一個實施方式是一種廣播系統，該廣播系統包括本發明的一個實施方式的半導體裝置及顯示裝置。半導體裝置具有接收廣播信號並根據該廣播信號生成影像資料的功能，顯示裝置具有顯示對應於影像資料的影像的功能。
另外，本發明的一個實施方式是一種電子裝置，該電子裝置包括本發明的一個實施方式的半導體裝置及顯示部。
本發明的一個實施方式可以提供一種即使在提高時脈頻率的情況下也不會在進行影像處理電路的結構的切換時發生故障的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種適合高速工作的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種可靠性高的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種功耗得到降低的半導體裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的半導體裝置和新穎的電子裝置等。
注意，本發明的一個實施方式的效果不侷限於上述效果。上述效果並不妨礙其他效果的存在。其他效果是上面沒有提到而將在下面的記載中進行說明的效果。所屬技術領域的通常知識者可以從說明書或圖式等的記載中導出並適當抽出該上面沒有提到的效果。另外，本發明的一個實施方式實現上述效果和/或其他效果中的至少一個效果。因此，本發明的一個實施方式根據情況有時不具有上述效果。
10‧‧‧控制器
11‧‧‧上下文信號生成電路
12‧‧‧組態記憶體
13‧‧‧時脈信號生成電路
31‧‧‧反相器
32‧‧‧反相器
33‧‧‧反相器
34‧‧‧反相器
35‧‧‧反相器
41‧‧‧正反器電路
42‧‧‧正反器電路
43‧‧‧正反器電路
51‧‧‧AND電路
52‧‧‧AND電路
53‧‧‧AND電路
54‧‧‧AND電路
55‧‧‧XOR電路
56‧‧‧NAND電路
57‧‧‧AND電路
60‧‧‧時脈閘控控制電路
61‧‧‧計數電路
62‧‧‧比較器
71‧‧‧電路
72‧‧‧電路
73‧‧‧電路
74‧‧‧電路
76‧‧‧電路
77‧‧‧電路
80‧‧‧查找表
81‧‧‧組態記憶體
83‧‧‧正反器電路
84‧‧‧多工器
91‧‧‧記憶單元
92‧‧‧電晶體
93‧‧‧電晶體
94‧‧‧佈線
95‧‧‧電晶體
95A‧‧‧電晶體
95B‧‧‧電晶體
96‧‧‧閂鎖電路
97‧‧‧電晶體
98‧‧‧閂鎖電路
99‧‧‧MRAM
100‧‧‧廣播系統
101‧‧‧電晶體
102A‧‧‧電容元件
102B‧‧‧電容元件
103A‧‧‧佈線
103B‧‧‧佈線
104A‧‧‧電晶體
104B‧‧‧電晶體
105A‧‧‧佈線
105B‧‧‧佈線
106‧‧‧佈線
110‧‧‧攝像裝置
111‧‧‧發送器
112‧‧‧接收器
113‧‧‧顯示裝置
120‧‧‧影像感測器
121‧‧‧影像處理電路
122‧‧‧編碼器
123‧‧‧調變器
125‧‧‧解調器
126‧‧‧解碼器
127‧‧‧影像處理電路
128‧‧‧顯示部
160‧‧‧TV(電視機)
161‧‧‧廣播局
162‧‧‧人造衛星
163‧‧‧電波塔
164‧‧‧天線
165‧‧‧天線
166A‧‧‧電波
166B‧‧‧電波
167A‧‧‧電波
167B‧‧‧電波
260‧‧‧電路
270‧‧‧電路
280‧‧‧電路
290‧‧‧電路
301‧‧‧資料記憶體
302‧‧‧減法器
303‧‧‧影像編碼電路
304‧‧‧可變長編碼電路
305‧‧‧影像解碼電路
306‧‧‧加法器
307‧‧‧影像處理電路
308‧‧‧圖框記憶體
309‧‧‧圖框間預測電路
310‧‧‧預測參數生成電路
320‧‧‧A/D轉換電路
321‧‧‧資料記憶體
322‧‧‧可變長解碼電路
323‧‧‧影像解碼電路
324‧‧‧加法器
325‧‧‧影像處理電路
326‧‧‧圖框記憶體
327‧‧‧圖框間預測電路
331‧‧‧記憶體
332‧‧‧濾波電路
341‧‧‧保持電路
342‧‧‧權係數設定電路
343‧‧‧乘法電路
344‧‧‧加法電路
345‧‧‧除法電路
346‧‧‧PLE
347‧‧‧乘法器
601‧‧‧光電轉換元件
602‧‧‧電晶體
603‧‧‧電晶體
604‧‧‧電晶體
605‧‧‧電晶體
606‧‧‧電容元件
607‧‧‧節點
608‧‧‧佈線
609‧‧‧佈線
610‧‧‧像素驅動器
611‧‧‧佈線
621‧‧‧像素部
622‧‧‧像素
622B‧‧‧像素
622G‧‧‧像素
622R‧‧‧像素
623‧‧‧像素
624‧‧‧濾波器
624B‧‧‧濾波器
624G‧‧‧濾波器
624R‧‧‧濾波器
625‧‧‧透鏡
626‧‧‧佈線群
660‧‧‧光
3100‧‧‧顯示部
3125‧‧‧發光元件
3130‧‧‧像素
3130B‧‧‧像素
3130C‧‧‧像素
3131‧‧‧顯示區域
3132‧‧‧電路
3133‧‧‧電路
3135‧‧‧掃描線
3136‧‧‧信號線
3232‧‧‧電晶體
3233‧‧‧電容元件
3431‧‧‧電晶體
3432‧‧‧液晶元件
3434‧‧‧電晶體
3436‧‧‧節點
4000A‧‧‧顯示面板
4000B‧‧‧顯示面板
4001‧‧‧基板
4002‧‧‧像素部
4003‧‧‧信號線驅動器
4004‧‧‧掃描線驅動器
4005‧‧‧密封劑
4006‧‧‧基板
4008‧‧‧液晶層
4010‧‧‧電晶體
4011‧‧‧電晶體
4012‧‧‧半導體層
4013‧‧‧液晶元件
4014‧‧‧佈線
4015‧‧‧電極
4017‧‧‧電極
4018‧‧‧FPC
4018b‧‧‧FPC
4019‧‧‧各向異性導電層
4020‧‧‧電容元件
4021‧‧‧電極
4030‧‧‧電極層
4031‧‧‧電極層
4032‧‧‧絕緣層
4033‧‧‧絕緣層
4035‧‧‧間隔物
4103‧‧‧絕緣層
4110‧‧‧絕緣層
4111‧‧‧絕緣層
4112‧‧‧絕緣層
4510‧‧‧隔壁
4511‧‧‧發光層
4513‧‧‧發光元件
4514‧‧‧填充材料
7000‧‧‧顯示裝置
7001‧‧‧外殼
7002‧‧‧顯示部
7003‧‧‧支架
7100‧‧‧可攜式資訊終端
7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧顯示部
7103‧‧‧腕帶
7104‧‧‧錶扣
7105‧‧‧操作按鈕
7106‧‧‧輸入輸出端子
7107‧‧‧圖示
7200‧‧‧PC
7221‧‧‧外殼
7222‧‧‧顯示部
7223‧‧‧鍵盤
7224‧‧‧指向裝置
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
7600‧‧‧視頻攝影機
7641‧‧‧外殼
7642‧‧‧外殼
7643‧‧‧顯示部
7644‧‧‧操作鍵
7645‧‧‧透鏡
7646‧‧‧連接部
在圖式中：圖1是示出廣播系統的結構實例的方塊圖；圖2是示出廣播系統的資料傳送的示意圖；圖3A和圖3B是示出編碼器的結構實例的方塊圖；圖4是示出解碼器的結構實例的方塊圖；圖5是示出影像處理電路的結構實例的方塊圖；圖6是示出解碼器的工作方法的一個例子的時序圖；圖7A和圖7B是示出控制器的結構實例的方塊圖；圖8是示出控制器的結構實例的電路圖；圖9A和圖9B是示出控制器的結構實例的電路圖和方塊圖；圖10是示出控制器的結構實例的電路圖；圖11是示出控制器的結構實例的電路圖；圖12A和圖12B是示出PLE的結構實例的電路圖；圖13是示出組態記憶體的結構實例的電路圖；圖14A和圖14B是示出組態記憶體的結構實例的電路圖； 圖15A和圖15B是示出組態記憶體的結構實例的電路圖；圖16是示出組態記憶體的結構實例的電路圖；圖17A和圖17B是示出控制器的工作方法的一個例子的時序圖；圖18A至圖18C是示出影像感測器的結構實例的圖；圖19A至圖19D是示出影像感測器的結構實例的圖；圖20A和圖20B是示出影像感測器的結構實例的圖；圖21A至圖21C是示出影像感測器的結構實例的電路圖；圖22A至圖22C是示出顯示部的結構實例的方塊圖和示出像素的結構實例的電路圖；圖23A至圖23C是示出顯示面板的結構實例的俯視圖；圖24A和圖24B是示出顯示面板的結構實例的剖面圖；圖25A和圖25B是示出顯示面板的結構實例的剖面圖；圖26A至圖26E是示出電子裝置的結構實例的圖。
本發明的選擇圖是圖6。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於下面說明，所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意，在以下說明的發明的結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重複說明。注意，有時在不同的圖式中適當地省略或改變相同組件的陰影。
此外，在本說明書等中，電晶體是指至少包括閘極、汲極以及源極的三個端子的元件。電晶體在汲極(汲極端子、汲極區域或汲極電極)與源極(源極端子、源極區域或源極電極)之間具有通道區域，並且電流能夠藉由通道區域流過汲極和源極之間。
在此，因為源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等而更換，因此很難確定哪個是源極哪個是汲極。由此，根據情況或狀態，可以互相調換“源極”和“汲極”。
在本說明書等中，當明確地記載為“X與Y連接”時，表示在本說明書等中公開了如下情況：X與Y電連接的情況；X與Y在功能上連接的情況；以及X與Y直接連接的情況。因此，不侷限於圖式或文中所示的連接關係，例如其他的連接關係也包括在圖式或文中所記載的範圍內。
在此，X和Y都是物件(例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜、層等)。
作為X與Y直接連接的情況的一個例子，可以舉出在X與Y之間沒有連接能夠電連接X與Y的元件(例如開關、電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體、顯示元件、發光元件及負載等)，並且X與Y沒有藉由能夠電連接X與Y的元件(例如開關、電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體、顯示元件、發光元件及負載等)連接的情況。
作為X與Y電連接的情況的一個例子，例如可以在X與Y之間連接一個以上的能夠電連接X與Y的元件(例如開關、電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體、顯示元件、發光元件及負載等)。另外，開關具有控制開啟和關閉的功能。換言之，藉由使開關處於導通狀態(開啟狀態)或非導通狀態(關閉狀態)來控制是否使電流流過。或者，開關具有選擇並切換電流路徑的功能。另外，X與Y電連接的情況包括X與Y直接連接的情況。
作為X與Y在功能上連接的情況的一個例子，例如可以在X與Y之間連接一個以上的能夠在功能上連接X與Y的電路(例如，邏輯電路(反相器、NAND電路、NOR電路等)、信號轉換電路(DA轉換電路、AD轉換電路、伽瑪校正電路等)、電位位準轉換電路(電源電路(升壓電路、降壓電路等)、改變信號的電位位準的位準轉移電路等)、電壓源、電流源、切換電路、放大電路(能夠增大信號振幅或電流量等的電路、運算放大器、差動放大電路、源極隨耦電路、緩衝電路等)、信號生成電路、記憶體電路、控制電路等)。注意，例如， 即使在X與Y之間夾有其他電路，當從X輸出的信號傳送到Y時，也可以說X與Y在功能上是連接著的。另外，X與Y在功能上連接的情況包括X與Y直接連接的情況及X與Y電連接的情況。
此外，當明確地記載為“X與Y電連接”時，在本說明書等中公開了如下情況：X與Y電連接的情況(換言之，以中間夾有其他元件或其他電路的方式連接X與Y的情況)；X與Y在功能上連接的情況(換言之，以中間夾有其他電路的方式在功能上連接X與Y的情況)；以及X與Y直接連接的情況(換言之，以中間不夾有其他元件或其他電路的方式連接X與Y的情況)。換言之，當明確記載為“電連接”時，在本說明書等中公開了與只明確記載為“連接”的情況相同的內容。
注意，例如，在電晶體的源極(或第一端子等)藉由Z1(或沒有藉由Z1)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)藉由Z2(或沒有藉由Z2)與Y電連接的情況下以及在電晶體的源極(或第一端子等)與Z1的一部分直接連接，Z1的另一部分與X直接連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Z2的一部分直接連接，Z2的另一部分與Y直接連接的情況下，可以表示為如下。
例如，可以表示為“X、Y、電晶體的源極(或第一端子等)及電晶體的汲極(或第二端子等)互相電連接，並按X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)及Y的順序電連接”。或者，可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Y電連接，X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)與Y依次電連接”。或者，可以表示為“X藉由電晶體的源極(或第一端子等)及汲極(或第二端子等)與Y電連接，X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)、Y依次設置為相互連接”。藉由使用與這種例子相同的表示方法規定電路結構中的連接順序，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)與汲極(或第二端子等)而決定技術範圍。
另外，作為其他表示方法，例如可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少藉由第一連接路徑與X電連接，上述第一連接路徑不具有第二連接路徑，上述第二連接路徑是電晶體的源極(或第一端子等)與電晶體的汲極(或 第二端子等)之間的路徑，上述第一連接路徑是藉由Z1的路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少藉由第三連接路徑與Y電連接，上述第三連接路徑不具有上述第二連接路徑，上述第三連接路徑是藉由Z2的路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少在第一連接路徑上藉由Z1與X電連接，上述第一連接路徑不具有第二連接路徑，上述第二連接路徑具有藉由電晶體的連接路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少在第三連接路徑上藉由Z2與Y電連接，上述第三連接路徑不具有上述第二連接路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一電路徑，藉由Z1與X電連接，上述第一電路徑不具有第二電路徑，上述第二電路徑是從電晶體的源極(或第一端子等)到電晶體的汲極(或第二端子等)的電路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三電路徑，藉由Z2與Y電連接，上述第三電路徑不具有第四電路徑，上述第四電路徑是從電晶體的汲極(或第二端子等)到電晶體的源極(或第一端子等)的電路徑”。藉由使用與這些例子同樣的表述方法規定電路結構中的連接路徑，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)和汲極(或第二端子等)來確定技術範圍。
注意，這種表示方法是一個例子，不侷限於上述表示方法。在此，X、Y、Z1及Z2為物件(例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜及層等)。
另外，即使在電路圖上獨立的組件彼此電連接，也有時一個組件兼有多個組件的功能。例如，在佈線的一部分用作電極時，一個導電膜兼有佈線和電極的兩個組件的功能。因此，本說明書中的“電連接”的範疇內還包括這種一個導電膜兼有多個組件的功能的情況。
另外，一般而言，電位(電壓)是相對的，其大小根據與參考電位之差決定。因此，在記載為“接地”、“GND”等的情況下，電位也不必須侷限於0V。例如，也有以電路中的最低電位為基準而定義“接地”或“GND”的情況。或者，也有以電路中的中間電位為基準而定義“接地”或“GND”的情況。在該情況 下，以該電位為基準規定正電位及負電位。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖1至圖17B對本發明的一個實施方式的廣播系統和其工作方法等進行說明。
本發明的一個實施方式係關於一種包括攝像裝置、發送器、接收器和顯示裝置的廣播系統。發送器具有能夠對由攝像裝置生成的影像資料進行編碼的編碼器。接收器具有能夠對利用發送器編碼後的影像資料進行解碼的解碼器。顯示裝置能夠根據由解碼器解碼的影像資料進行顯示。
編碼器和解碼器設置有能夠進行影像處理的影像處理電路。在本發明的一個實施方式的廣播系統中，影像處理電路設置有可程式邏輯元件(PLE：Programmable Logic Element)而可以進行電路結構的切換。由此，可以改變要執行的影像處理的種類或程度等。例如，當作為影像處理進行濾波處理時，可以改變濾波器的強度。在本發明的一個實施方式中，藉由進行時脈閘控可以防止正進行影像處理電路的電路結構的切換時時脈信號輸入到PLE等。由此，即便時脈頻率變高也可以抑制在進行影像處理電路的結構的切換時發生錯誤工作。也就是說，可以在提高本發明的一個實施方式的廣播系統所包括的半導體裝置的工作速度的同時提高本發明的一個實施方式的廣播系統所包括的半導體裝置的可靠性。
〈廣播系統〉
圖1是示意性地示出廣播系統的結構實例的方塊圖。廣播系統100包括攝像裝置110、發送器111、接收器112和顯示裝置113。另外，也可以將攝像裝置110、發送器111、接收器112和顯示裝置113等廣播系統100所包括的各種裝置稱為半導體裝置。
攝像裝置110包括影像感測器120和影像處理電路121。發送器111包括編碼器122及調變器123。接收器112包括解調器125及解碼器126。顯示裝置113包括影像處理電路127及顯示部128。
在攝像裝置110能夠拍攝8K視頻的情況下，影像感測器120包括能夠拍攝8K的彩色影像的像素數。例如，在一個像素由一個紅色(R)子像素、一個綠色(G)子像素及一個藍色(B)子像素構成的情況下，影像感測器120至少需 要7680×4320×3[R、G、B]個子像素，而在為4K攝像裝置的情況下，影像感測器120的子像素數至少為3840×2160×3，在為2K攝像裝置的情況下，子像素數至少為1920×1080×3。
影像感測器120具有生成攝像資料的功能。影像處理電路121具有對該攝像資料進行影像處理(雜訊去除、插補處理等)而生成影像資料ID的功能。影像資料ID可以被輸出到發送器111。
發送器111具有對影像資料ID進行處理來生成適合廣播頻帶的廣播信號(載波)的功能。編碼器122具有對影像資料ID進行編碼而生成編碼資料CD1的功能。編碼處理包括離散餘弦變換(DCT：Discrete Cosine Transform)和離散正弦變換(DST：Discrete Sine Transform)等正交變換、圖框間預測處理、運動補償預測處理等。另外，編碼器122具有進行對影像資料ID附加廣播控制資料(例如，認證資料)的處理、加密處理以及加擾處理(用於展頻的資料排序處理)等的功能。
調變器123具有藉由對編碼資料CD1進行IQ調變(正交調幅)來生成並輸出廣播信號的功能。該廣播信號為具有I(同相)成分和Q(正交相位移)成分的資料的複合信號。TV廣播電臺取得影像資料ID並供應廣播信號等。
接收器112可以接收從調變器123輸出的廣播信號。接收器112具有將接收的廣播信號轉換為能夠在顯示裝置113上顯示的影像資料FID2的功能。解調器125具有對接收的廣播信號進行解調來將其分解為I信號及Q信號這兩個類比信號的功能。
解碼器126具有進行將I信號及Q信號轉換為數位信號的功能。解碼器126具有對該數位信號進行解碼而生成影像資料FID2的功能。作為解碼處理，與之前所述的編碼處理同樣，可以舉出DCT和DST等正交變換、圖框間預測處理、運動補償預測處理等。另外，解碼器126還可以具有對由I信號和Q信號變換的數位信號進行各種處理的功能。該處理包括圖框分離、低密度同位(LDPC：Low Density Parity Check)碼的解碼、廣播控制用資料的分離及解擾處理等。
影像資料FID2可以被輸入到顯示裝置113的影像處理電路127。影像處理電路127具有對影像資料FID2進行處理而生成能夠輸入到顯示部128的資料信號的功能。影像處理電路127進行影像處理(伽瑪處理)和數位類比轉換處理等。藉由輸入資料信號，顯示部128可以顯示對應於該資料信號的影像。
圖2示意性地示出廣播系統中的資料傳輸。圖2示出從廣播電臺161發送的電波(廣播信號)傳送到各家庭的電視機160(TV160)的路徑。TV160具備接收器112及顯示裝置113。作為人造衛星162，例如可以舉出CS(通訊衛星)和BS(廣播衛星)等。作為天線164，例如可以舉出BS/110°CS天線和CS天線等。作為天線165，例如可以舉出特高頻(UHF：Ultra High Frequency)天線等。
電波166A及電波166B為衛星廣播信號。人造衛星162在接收電波166A後向地面發送電波166B。各家庭藉由用天線164接收電波166B，就可以用TV160收看衛星TV廣播。或者，其他的廣播電臺的天線接收電波166B並用廣播電臺內的接收器將其加工為能藉由光纜傳輸的信號。廣播電臺利用光纜網發送廣播信號至各家庭的TV160。電波167A及電波167B為地面廣播信號。電波塔163放大所接收的電波167A並發送電波167B。各家庭藉由用天線165接收電波167B，就可以用TV160收看地面TV廣播。
本實施方式的廣播系統不侷限於TV廣播系統。此外，所發送的影像資料可以為動態影像資料，也可以為靜態影像資料。
〈編碼器〉
圖3A是示出編碼器122的結構實例的方塊圖。編碼器122包括資料記憶體301、減法器302、影像編碼電路303、可變長編碼電路304、影像解碼電路305、加法器306、影像處理電路307、圖框記憶體308、圖框間預測電路309、預測參數生成電路310和控制器10。控制器10包括上下文信號生成電路11和時脈信號生成電路13。
資料記憶體301具有保持影像資料ID的功能。資料記憶體301所保持的影像資料ID可以根據編碼器122的工作時序輸出到減法器302和預測參數生成電路310。
減法器302具有如下功能：從影像資料ID減去由後述圖框間預測電路309生成的預測影像資料PID1，由此生成差分影像資料Res。
影像編碼電路303具有如下功能：藉由對差分影像資料Res進行DCT或DST等來對差分影像資料Res進行編碼，由此生成編碼差分影像資料CRes1。
可變長編碼電路304具有對編碼差分影像資料CRes1和後述預測參數PP1進行可變長編碼的功能。另外，可變長編碼電路304具有將後述上下文資料ContextD1附加到可變長編碼資料的頭部等而生成編碼資料CD1的功能。編碼資料CD1可以被輸出到編碼器122的外部。
影像解碼電路305具有如下功能：藉由對編碼差分影像資料CRes1進行DCT或DST等來對編碼差分影像資料CRes1進行解碼，由此生成解碼差分影像資料DRes1。
加法器306具有如下功能：對解碼差分影像資料DRes1和由後述圖框間預測電路309生成的預測影像資料PID1進行加法運算，由此生成解碼影像資料DID1。
影像處理電路307具有如下功能：對解碼影像資料DID1進行伽瑪校正、雜訊去除等影像處理，由此生成校正後的影像資料的影像資料FID1。影像處理電路307包括PLE而能夠進行電路結構的切換，具體內容將在後面詳述。也就是說，影像處理電路307具有可程式邏輯電路的功能。由此，可以改變要執行的影像處理的種類或程度等。例如，當作為影像處理進行濾波處理時，可以改變濾波器的強度。
上下文信號生成電路11具有生成規定影像處理電路307的電路結構的上下文信號context並將其輸出到影像處理電路307的功能。上下文信號context例如 可以是n位元(n是2以上的整數)的信號。當上下文信號context為n位元的信號時，影像處理電路307的電路結構例如可以從圖3B所示的影像處理電路307[0]至307[n-1]的n種電路結構中進行選擇，該n種電路結構對應上下文信號context的邏輯。例如，此時可以使n位元的上下文信號context中的1位元的上下文信號context為啟動(active)並使剩餘的上下文信號context為非啟動(inactive)。由此，可以使影像處理電路307具有對應於啟動的上下文信號context的電路結構。例如，當使上下文信號context[t](t為0以上且n-1以下的整數)為啟動並使剩餘的上下文信號context為非啟動時，影像處理電路307可以具有影像處理電路307[t]的結構。
在本說明書等中，使信號為啟動例如是指將該信號設定為高電位的情況。另外，使信號為非啟動例如是指將該信號設定為低電位的情況。注意，信號的邏輯也可以反過來。
在本說明書等中，在使用相同的符號時，尤其是在需要對相同的符號進行區別時，有時對符號附加[0]、[1]、[n]等用來識別的符號。例如，為了區別多個上下文信號context，使用[0]、[1]、[n-1]等符號。另外，本說明書等中，為了區別影像處理電路307的n種電路結構，有時附加[0]、[1]、[n-1]等符號。
另外，在本說明書等中，有時將改變上下文信號context的邏輯稱為上下文切換。例如，可以將如下情況稱為上下文切換：從上下文信號context[0]為啟動而其他的上下文信號context為非啟動的狀態使上下文信號context[1]變為啟動並使其他的上下文信號context變為非啟動。
上下文信號生成電路11具有生成上下文資料ContextD1並將其輸出到可變長編碼電路304的功能。上下文資料ContextD1例如包括與啟動的上下文信號context有關的資訊。另外，當上下文信號context為n位元的信號時，可以使上下文資料ContextD1為log2(n)位元的資料。
上下文信號生成電路11具有生成時脈控制信號clkCS並將其輸出到時脈信號生成電路13的功能。
時脈信號生成電路13具有根據時脈信號clk生成時脈信號gclk的功能。時脈信號gclk可以被輸出到影像處理電路307。時脈信號生成電路13例如在鐘控制信號clkCS為啟動的情況下可以將對應於時脈信號clk的邏輯的時脈信號gclk輸出到影像處理電路307。相反地，例如在時脈控制信號clkCS為非啟動的情況下可以停止向影像處理電路307輸出時脈信號gclk，亦即，可以進行時脈閘控。
圖框記憶體308具有保持影像資料FID1的功能。圖框記憶體308具有保持一個圖框或兩個圖框以上的影像資料FID1的功能。另外，圖框記憶體308具有將所保持的影像資料FID1作為參照影像資料Ref1輸出到圖框間預測電路309和預測參數生成電路310的功能。
圖框間預測電路309具有根據參照影像資料Ref1和後述預測參數PP1生成預測影像資料PID1的功能。如之前所述，預測影像資料PID1可以被輸出至減法器302和加法器306。
預測參數生成電路310具有根據由資料記憶體301輸出的影像資料ID和由圖框記憶體308輸出的參照影像資料Ref1生成預測參數PP1的功能。例如，對影像資料ID與參照影像資料Ref1(影像資料ID之前的圖框的影像資料)進行比較，根據兩者的差檢測出變動向量，將該變動向量作為預測參數PP1。如之前所述，預測參數PP1可以被輸出至可變長編碼電路304和圖框間預測電路309。
如之前所述，預測影像資料PID1可以根據預測參數PP1和參照影像資料Ref1(影像資料ID之前的圖框的影像資料)生成。也就是說，圖框間預測電路309可以根據參照影像資料Ref1和預測參數PP1預測影像資料ID並將預測出的影像資料作為預測影像資料PID1生成。
在圖3A所示的結構的編碼器122中，利用影像編碼電路303對差分影像資料Res(影像資料ID與預測影像資料PID1的差)進行編碼。因此，與直接對影像資料ID進行編碼的情況相比可以提高編碼效率。
〈解碼器〉
圖4是示出解碼器126的結構實例的方塊圖。解碼器126包括A/D(Analog to Digital)轉換電路320、資料記憶體321、可變長解碼電路322、影像解碼電路323、加法器324、影像處理電路325、圖框記憶體326、圖框間預測電路327和控制器10。與編碼器122同樣地，控制器10包括上下文信號生成電路11和時脈信號生成電路13。
A/D轉換電路320具有將由圖1所示的解調器125接收的為類比信號的I信號和Q信號轉換為數位信號的功能。將該數位信號稱為編碼資料CD2。
資料記憶體321具有保持編碼資料CD2的功能。資料記憶體321所保持的編碼資料CD2可以根據解碼器126的工作時序輸出至可變長解碼電路322。
可變長解碼電路322具有對編碼資料CD2進行解碼的功能。由此，生成編碼差分影像資料CRes2、預測參數PP2和上下文資料ContextD2。編碼差分影像資料CRes2對應於圖3A所示的編碼差分影像資料CRes1，預測參數PP2對應於圖3A所示的預測參數PP1，上下文資料ContextD2對應於圖3A所示的上下文資料ContextD1。
影像解碼電路323具有對編碼差分影像資料CRes2進行解碼而生成解碼差分影像資料DRes2的功能。
加法器324具有對解碼差分影像資料DRes2和由後述圖框間預測電路327生成的預測影像資料PID2進行加法運算並由此生成解碼影像資料DID2的功能。
影像處理電路325具有對解碼影像資料DID2進行影像處理並由此生成校正後的影像資料的影像資料FID2的功能。與影像處理電路307同樣地，影像處理電路325包括PLE而能夠進行電路結構的切換。
上下文信號生成電路11具有生成規定影像處理電路325的電路結構的上下文信號context並將其輸出到影像處理電路325的功能。另外，較佳為使被輸出到影像處理電路325的上下文信號context的位元數與被輸出到編碼器122所具有的影像處理電路307的上下文信號context的位元數相等。例如，上下文信號 context可以為n位元的信號。與影像處理電路307同樣，當上下文信號context為n位元的信號時，影像處理電路325的電路結構可以為n種。
上下文信號生成電路11可以根據上下文資料ContextD2控制為啟動的上下文信號。如之前所述，上下文資料ContextD2對應於圖3A所示的上下文資料ContextD1。由此，可以使被輸出到影像處理電路325的上下文信號context的邏輯對應於被輸出到設置在編碼器122中的影像處理電路307的上下文信號context的邏輯。例如，在被輸出到設置在編碼器122中的影像處理電路307的上下文信號context中，使上下文信號context[0]為啟動，使上下文信號context[1]至[n-1]為非啟動。此時，作為輸出至影像處理電路325的上下文信號context，也可以例如使上下文信號context[0]為啟動並使上下文信號context[1]至[n-1]為非啟動。由上所述，編碼器122和解碼器126可以利用同樣的電路結構的影像處理電路進行影像處理。
另外，如之前所述，上下文信號生成電路11具有生成時脈控制信號clkCS並將其輸出至時脈信號生成電路13的功能。
時脈信號生成電路13具有與編碼器122所具有的時脈信號生成電路13同樣的功能。由時脈信號生成電路13生成的時脈信號gclk可以輸出至影像處理電路325。時脈信號生成電路13可以根據時脈控制信號clkCS的邏輯控制是否對影像處理電路325進行時脈閘控。
圖框記憶體326具有保持影像資料FID2的功能。圖框記憶體326具有保持一個圖框或兩個圖框以上的影像資料FID2的功能。另外，圖框記憶體326具有如下功能：將所保持的影像資料FID2輸出至解碼器126的外部，並將所保持的影像資料FID2作為參照影像資料Ref2輸出至圖框間預測電路327。
圖框間預測電路327具有根據參照影像資料Ref2和預測參數PP2生成預測影像資料PID2的功能。如之前所述，預測影像資料PID2可以被輸出至加法器324。
在本發明的一個實施方式中，例如，在進行上下文切換的期間，可以對影像處理電路307或影像處理電路325進行時脈閘控。由此，可以防止正進行影像處理電路307或影像處理電路325的電路結構的切換時時脈信號輸入到設置於影像處理電路307或影像處理電路325中的PLE等中。由此，即使時脈信號clk等的時脈頻率變高，也可以抑制在進行影像處理電路307或影像處理電路325的結構切換時發生錯誤工作。也就是說，可以在提高廣播系統100所包括的半導體裝置的工作速度的同時提高廣播系統100所包括的半導體裝置的可靠性。
〈影像處理電路〉
圖5是示出影像處理電路307和影像處理電路325的具體結構實例的方塊圖。如圖5所示，較佳為影像處理電路307與影像處理電路325具有同樣的結構。另外，影像處理電路307和影像處理電路325以外的影像處理電路，例如圖1所示的影像處理電路121和影像處理電路127的結構也可以採用圖5所示的結構。此時，影像處理電路121和影像處理電路127可以採用影像處理電路307和影像處理電路325的工作方法。
影像處理電路307和影像處理電路325包括記憶體331[0]至[r-1](r是2以上的整數)和濾波電路332。濾波電路332包括保持電路341、權係數設定電路342、乘法電路343、加法電路344和除法電路345。保持電路341例如可以設置r行r列的PLE346，亦即，r×r個PLE346。乘法電路343例如可以設置r行r列的乘法器347，亦即，r×r個乘法器347。
記憶體331[0]至[r-1]具有保持解碼影像資料DID1或解碼影像資料DID2的功能。記憶體331[0]至[r-1]可以使用線記憶體或圖框記憶體等。
保持電路341具有保持從記憶體331[0]至[r-1]讀出的解碼影像資料DID1或解碼影像資料DID2的功能。設置於保持電路341中的PLE346包括正反器電路，可以在該正反器電路中設置解碼影像資料DID1或解碼影像資料DID2並進行保持，具體內容將在後面詳述。
保持解碼影像資料DID1或解碼影像資料DID2的PLE346可以由上下文信號context的邏輯決定。由此，例如可以僅使p行q列(p、q是r以下的自然數) 的PLE346保持解碼影像資料DID1或解碼影像資料DID2。此時，僅p行q列的乘法器347被使用。亦即，可以將濾波器的尺寸縮小至p×q。
權係數設定電路342具有如下功能：設定權係數(與保持電路341輸出的影像資料相乘的值)並將與該權係數有關的資訊輸出至乘法電路343所具有的乘法器347。權係數設定電路342包括PLE，因此可以藉由進行上下文切換來切換電路結構由此切換權係數。另外，當縮小濾波器的尺寸時，例如可以對不使用的乘法器347輸出為0的權係數。另外，權係數設定電路342也可以採用對不使用的乘法器347不輸出權係數的結構。
乘法電路343具有算出保持電路341輸出的影像資料與權係數設定電路342輸出的權係數的積的功能。該運算可以利用乘法電路343中設置的乘法器347進行。
加法電路344具有算出相對於乘法電路343的輸出值的總和的功能。
除法電路345具有進行加法電路344的輸出值除以權係數的總和的運算並輸出影像資料FID1或影像資料FID2的功能。
在圖5所示的結構的影像處理電路307和影像處理電路325中，藉由進行上下文切換來切換電路結構由此調整權係數，可以調整濾波器的強弱。例如，藉由將對所有乘法器347輸入的權係數都設定為1，可以使濾波電路332具有平均濾波器的功能。
〈解碼器等的工作方法〉
圖6是示出解碼器126的工作方法的一個例子的時序圖。另外，作為編碼器122等的工作方法的一個例子，也可以參照圖6(根據需要適當地替換符號等)。另外，在圖6中，為了方便，使n=2。也就是說，上下文信號生成電路11可以生成上下文信號context[0]和上下文信號context[1]。
圖6所示的時序圖示出時脈信號clk、解碼影像資料DID2、上下文信號context[0]、上下文信號context[1]、時脈控制信號clkCS、時脈信號gclk、影像 資料FID2。此外，示出影像處理電路325的狀態。在圖6中，影像處理電路325的初始狀態是指電路結構沒被規定的狀態。[0]表示影像處理電路325具有上下文信號context[0]為啟動而上下文信號context[1]為非啟動的電路結構。[1]表示影像處理電路325具有上下文信號context[1]為啟動而上下文信號context[0]為非啟動的電路結構。
在本說明書等中，將影像處理電路325採用上下文信號context[0]為啟動、上下文信號context[1]為非啟動的電路結構時的狀態記作狀態[0]。並且，將影像處理電路325採用上下文信號context[1]為啟動、上下文信號context[0]為非啟動的電路結構時的狀態記作狀態[1]。
在圖6中，時脈信號gclk除了被時脈閘控的情況之外與時脈信號clk同時變化。然而，實際上存在因如閘延遲或RC延遲等傳達延遲而產生的時間間隔。
另外，圖6所示的信號等的電位與時脈信號clk或時脈信號gclk的上升或下降同步變化。在此，信號的電位既可以與圖6中的時脈信號clk或時脈信號gclk的上升同步變化，也可以與時脈信號clk或時脈信號gclk的下降同步變化。此外，信號的電位既可以與圖6中的時脈信號clk或時脈信號gclk的下降同步變化，也可以與時脈信號clk或時脈信號gclk的上升同步變化。
當上下文信號context[0]和上下文信號context[1]都為低電位時，影像處理電路325為初始狀態。例如，當解碼影像資料DID2沒有被輸出到影像處理電路325時，可以使影像處理電路325為初始狀態。在該狀態，可以使時脈控制信號clkCS為高電位。
當上下文信號context[0]為高電位時，影像處理電路325從初始狀態變為狀態[0]。此時，藉由使時脈控制信號clkCS的電位為低電位，可以停止對影像處理電路325輸出時脈信號gclk，亦即，可以進行時脈閘控。由此，可以防止正改變影像處理電路325的狀態時時脈信號被輸入到影像處理電路325中設置的PLE等。由此，可以抑制在影像處理電路325的狀態改變時發生錯誤工作。也就是說，可以提高廣播系統100所具有的半導體裝置的可靠性。
在進行時脈閘控的期間，影像處理電路325停止進行影像處理，因此即使解碼影像資料DID2被輸入到影像處理電路325，影像處理電路325也不會生成影像資料FID2。
當影像處理電路325從初始狀態變為狀態[0]後，時脈控制信號clkCS變為高電位。由此，重新開始向影像處理電路325輸出時脈信號gclk，影像處理電路325可以藉由對解碼影像資料DID2進行影像處理來輸出影像資料FID2。
當上下文信號context[0]為低電位而上下文信號context[1]為高電位時，影像處理電路325從狀態[0]變為狀態[1]。此時，與影像處理電路325從初始狀態變為狀態[0]時同樣地，可以藉由使時脈控制信號clkCS的電位變為低電位來進行時脈閘控。
雖然圖6中示出在影像處理電路325的狀態發生變化時進行1時脈的時脈閘控的情況，但是也可以進行2時脈以上的時脈閘控。此時，與進行1時脈的時脈閘控的情況相比，可以進一步提高時脈信號clk的時脈頻率。由此，可以提高廣播系統100所具有的半導體裝置的工作速度。
〈控制器〉
圖7A是示出控制器10的詳細的結構實例和影像處理電路的方塊圖。控制器10包括上下文信號生成電路11、時脈信號生成電路13以及組態記憶體12。另外，如之前所述，被輸入上下文信號context和時脈信號gclk的影像處理電路307和影像處理電路325包括PLE346等PLE。
可以對上下文信號生成電路11輸入時脈信號clk、重設反相信號resetb、組態狀態信號config和上下文狀態信號contextin。可以對時脈信號生成電路13輸入時脈信號clk和重設反相信號resetb。可以對影像處理電路307和影像處理電路325輸入上下文信號context、時脈信號gclk以及重設反相信號resetb和組態狀態信號config。
另外，可以對影像處理電路307和影像處理電路325之外的具有PLE的影像處理電路輸入上下文信號context、時脈信號gclk以及重設反相信號resetb和組態狀態信號config。也就是說，能夠利用控制器10工作。
另外，當上下文信號context為n位元的信號時，可以使上下文狀態信號contextin為log2(n)位元的資料。
時脈信號clk具有決定控制器10所包括的各電路的工作時序的時脈信號的功能。重設反相信號resetb用作設置於PLE(如影像處理電路307或影像處理電路325等中的PLE346等)中的正反器電路的重設信號，具體內容將在後面詳述。組態狀態信號config具有示出組態工作狀態的信號的功能。上下文狀態信號contextin具有設定上下文的狀態的信號的功能。
上下文信號生成電路11具有如下功能：生成進行上下文切換時所需的上下文信號context並將其輸出至組態記憶體12以及設置於PLE(如影像處理電路307或影像處理電路325等中的PLE346等)中的組態記憶體。另外，上下文信號生成電路如之前所述具有生成時脈控制信號clkCS並將其輸出到時脈信號生成電路13的功能。
組態記憶體12具有保持組態資料的功能，並且具有根據被保持的組態資料生成輸出信號mout的功能。
時脈信號生成電路13具有根據時脈控制信號clkCS和輸出信號mout的邏輯控制是對影像處理電路307或影像處理電路325等輸出還是停止輸出時脈信號gclk的功能。例如，當輸出信號mout為高電位時，在上下文切換開始後以使時脈控制信號clkCS為非啟動狀態的方式進行1時脈的時脈閘控；當輸出信號mout為低電位時，不進行時脈閘控。
當重設反相信號resetb為啟動時，可以將PLE346等影像處理電路307或影像處理電路325等中的PLE中的正反器電路設定為重設狀態而不能進行資料設置。相反地，當重設反相信號resetb為非啟動時，解除該正反器電路的重設狀態，由此可以進行對應時脈信號gclk等的邏輯的資料設置。具體內容將在後面詳述。
在本說明書等中，使反相信號為啟動例如是指將該反相信號設定為低電位的情況。另外，使反相信號為非啟動例如是指將該反相信號設定為高電位的情況。注意，反相信號的邏輯也可以反過來。
另外，可以使組態狀態信號config在組態記憶體12進行組態工作時為啟動並使組態記憶體12在不進行組態工作時為非啟動。
圖7B是圖7A的變形例，與圖7A所示的控制器10的結構的不同之處在於控制器10包括組態記憶體12[0]至[m-1](m是2以上的整數)。當控制器10具有圖7B所示的結構時，組態記憶體12[0]至[m-1]具有分別生成輸出信號mout[0]至[m-1]的功能。也就是說，組態記憶體12具有生成m位元的輸出信號mout的功能。
在圖7B所示的結構中，例如，時脈信號生成電路13可以基於輸出信號mout[0]至[m-1]的邏輯生成2進制的整數資料，並僅對影像處理電路307或影像處理電路325等進行該整數時脈數的時脈閘控。作為2進制的整數資料，例如可以生成輸出信號mout[0]作為LSB(Least Significant Bit)並生成輸出信號mout[m-1]作為MSB(Most Significant Bit：最高有效位)。
例如，當輸出信號mout[1]為高電位而其他的輸出信號mout的電位都為低電位時，時脈信號生成電路13可以進行2時脈的時脈閘控。例如，當輸出信號mout[0]和輸出信號mout[1]為高電位而其他的輸出信號mout的電位都為低電位時，時脈信號生成電路13可以進行3時脈的時脈閘控。例如，當輸出信號mout[m-1]為高電位而其他的輸出信號mout的電位都為低電位時，時脈信號生成電路13可以進行2m-1時脈的時脈閘控。例如，當輸出信號mout[0]至[m-1]都為高電位時，時脈信號生成電路13可以進行2m-1時脈的時脈閘控。
例如，當輸出信號mout[0]為高電位而其他的輸出信號mout的電位都為低電位時，時脈信號生成電路13可以進行1時脈的時脈閘控。另外，例如當輸出信號mout[0]至[m-1]的電位都為低電位時，時脈信號生成電路13可以不進行時脈閘控。
當m=1時，控制器10的結構與圖7A相同。也就是說，在m=1的情況下，當輸出信號mout[0]為高電位時，可以進行1時脈的時脈閘控，當輸出信號mout[0]為低電位時，不進行時脈閘控。
圖8是示出n=2時的圖7A所示的控制器10的結構實例的電路圖。也就是說，上下文信號生成電路11作為上下文信號context僅生成上下文信號context[0]和上下文信號context[1]。上下文狀態信號contextin為1位元的信號。圖9A至圖17B中示出n=2時的情況。當n為3以上時可以適當地參照圖8至圖17B所示的結構等。
如上所述控制器10包括上下文信號生成電路11、組態記憶體12和時脈信號生成電路13。
上下文信號生成電路11包括反相器31、反相器32、反相器33、反相器34、反相器35、正反器電路41、正反器電路42、正反器電路43、AND電路51、AND電路52、AND電路53、AND電路54和XOR電路55。時脈信號生成電路13包括NAND電路56和AND電路57。
反相器31的輸入端子與正反器電路41的時脈輸入端子和AND電路57的第一輸入端子電連接。反相器31的輸出端子與正反器電路42的時脈輸入端子和正反器電路43的時脈輸入端子電連接。
反相器32的輸入端子與正反器電路41的資料輸出端子和正反器電路42的資料輸入端子電連接。反相器32的輸出端子與反相器33的輸入端子和AND電路53的第二輸入端子電連接。
反相器33的輸出端子與AND電路51的第二輸入端子電連接。
反相器34的輸入端子與正反器電路42的資料輸出端子、正反器電路43的資料輸入端子、AND電路52的第一輸入端子和XOR電路55的第二輸入端子電連接。反相器34的輸出端子與AND電路54的第一輸入端子電連接。
反相器35的輸出端子與AND電路51的第一輸入端子和AND電路53的第一輸入端子電連接。
正反器電路43的資料輸出端子與XOR電路55的第一輸入端子電連接。
AND電路51的輸出端子與AND電路52的第二輸入端子電連接。AND電路53的輸出端子與AND電路54的第二輸入端子電連接。
NAND電路56的第一輸入端子與組態記憶體12電連接。NAND電路56的第二輸入端子與XOR電路55的輸出端子電連接。NAND電路56的輸出端子與AND電路57的第二輸入端子電連接。
時脈信號clk可以輸入到正反器電路41的時脈輸入端子和AND電路57的第一輸入端子。重設反相信號resetb可以輸入到正反器電路41的重設輸入端子、正反器電路42的重設輸入端子和正反器電路43的重設輸入端子。組態狀態信號config可以輸入到反相器35的輸入端子。上下文狀態信號contextin可以輸入到正反器電路41的資料輸入端子。
反相器31具有生成時脈信號clk的反相信號的功能。
正反器電路41具有從上下文狀態信號contextin生成與時脈信號clk的上升同步的資料輸出信號的功能。例如，當上下文狀態信號contextin為高電位時，在時脈信號clk上升時正反器電路41生成高電位的資料輸出信號。
正反器電路42具有從正反器電路41所生成的資料輸出信號生成與信號clk的下降同步的資料輸出信號的功能。例如，在從正反器電路41生成高電位的資料輸出信號時，在時脈信號clk下降時正反器電路42生成高電位的資料輸出信號。
由反相器32、反相器34、反相器35、AND電路53及AND電路54構成的電路具有生成上下文信號context[0]的功能。由反相器32、反相器33、反相器 35、AND電路51及AND電路52構成的電路具有生成上下文信號context[1]的功能。此外，在兩者的電路中，以正反器電路41的資料輸出信號、正反器電路42的資料輸出信號及組態狀態信號config為輸入信號。
正反器電路43具有從正反器電路42所生成的資料輸出信號生成與時脈信號clk的下降同步的資料輸出信號的功能。由此，正反器電路43所生成的資料輸出信號比正反器電路42所生成的資料輸出信號晚一個時脈發生邏輯變化。
XOR電路55具有生成時脈控制信號clkCS的功能。時脈控制信號clkCS在由正反器電路42生成的資料輸出信號的邏輯與由正反器電路43生成的資料輸出信號的邏輯不同時為高電位(亦即，啟動)而在其相等時為低電位(亦即，非啟動)。由於在從正反器電路42生成的資料輸出信號的邏輯變化的同時發生上下文切換，所以XOR電路55在發生上下文切換的瞬間，輸出高電位的信號，在下一個時脈信號clk上升時輸出低電位的信號。也就是說，藉由XOR電路55可以在上下文切換時取得脈衝信號。
NAND電路56具有生成對影像處理電路307或影像處理電路325等進行時脈閘控的控制信號的功能。例如，當輸出信號mout為高電位且時脈控制信號clkCS為高電位時對影像處理電路307或影像處理電路325等進行時脈閘控，在上述情況以外不進行時脈閘控。
AND電路57具有如下功能：在從NAND電路56輸出高電位的信號時，生成與時脈信號clk的邏輯對應的邏輯的時脈信號gclk，在從NAND電路56輸出低電位的信號時，輸出固定為低電位的時脈信號gclk。
圖9A是示出圖7B所示的控制器10的結構例子的電路圖。
圖9A所示的結構的控制器10與圖8所示的結構的控制器10的不同之處在於包括時脈閘控控制電路60而不包括NAND電路56以及包括組態記憶體12[0]至組態記憶體12[m-1]。
可以對時脈閘控控制電路60輸入時脈信號clk、輸出信號mout[0]至[m-1]和時脈控制信號clkCS。
時脈閘控控制電路60具有輸出能夠控制對影像處理電路307或影像處理電路325等的時脈閘控的賦能信號en的功能。例如，根據輸出信號mout[0]至[m-1]的邏輯規定對影像處理電路307或影像處理電路325等進行時脈閘控的時脈數並僅輸出該時脈數的低電位的賦能信號en。由於賦能信號en輸入到AND電路57的第二輸入端子，所以在時脈閘控控制電路60輸出低電位的賦能信號en的期間，與時脈信號clk的邏輯無關，時脈信號gclk的電位變為低電位。另一方面，在時脈閘控控制電路60輸出高電位的賦能信號en的期間，時脈信號gclk的邏輯對應於時脈信號clk的邏輯。也就是說，在賦能信號en為低電位的期間可以對影像處理電路307或影像處理電路325等進行時脈閘控。
賦能信號en的邏輯也可以反轉。也就是說，時脈信號生成電路13也可以具有在賦能信號en為高電位時可以對影像處理電路307或影像處理電路325等進行時脈閘控的結構。
圖9B是圖9A所示的時脈閘控控制電路60的結構實例。時脈閘控控制電路60包括計數電路61和比較器62。
計數電路61可以被輸入時脈信號clk和時脈控制信號clkCS。比較器62可以被輸入輸出信號mout[0]至[m-1]。
計數電路61具有對時脈信號clk的時脈脈衝進行計數並輸出k位元(k為2以上的整數)的信號的功能。此外，比較器62具有對基於從計數電路61輸出的k位元的信號的邏輯的2進制值與基於m位元的輸出信號mout的邏輯的2進制值進行比較並輸出對應於比較結果的邏輯的賦能信號en的功能。
對時脈閘控控制電路60的工作進行說明。當時脈控制信號clkCS為高電位時，計數電路61中的暫存器被初始化。由此，由計數電路61輸出的k位元的信號都變為低電位。因此，賦能信號en的電位變為低電位，由此開始對影像處理電路307或影像處理電路325等的時脈閘控。
接著，與時脈信號clk同步地計數電路61開始計數。在計數開始以後，比較器62對從計數電路61輸出的k位元的信號的邏輯的2進制值與基於m位元的輸出信號mout的邏輯的2進制值進行比較，在從計數電路61輸出的值為輸出信號mout的值以上時，輸出高電位的賦能信號en。由此，結束對影像處理電路307或影像處理電路325等的時脈閘控。
以上是時脈閘控控制電路60的工作。此外，在時脈閘控結束之後，例如，計數電路61在計到滿計數(fullcount)之後，在保持計數值的狀態下停止工作。此外，“滿計數”是指從計數電路61輸出的k位元的信號的電位都成為高電位。
另外，圖8、圖9A和圖9B所示的電路結構只是一個例子。例如，也可以將圖8所示的結構的AND電路51、AND電路52、AND電路53、AND電路54、NAND電路56及AND電路57如圖10所示地分別換成電路71、電路72、電路73、電路74、電路76及電路77。此外，例如也可以將圖9A所示的結構的AND電路51至AND電路54及AND電路57如圖11所示地分別換成電路71至電路74及電路77。
〈PLE〉
圖12A是示出PLE346等影像處理電路307和影像處理電路325等中的PLE的結構實例的電路圖。PLE346等PLE包括查找表80、正反器電路83和多工器84。查找表80是能夠輸入s個(s是2以上的整數)信號的s輸入查找表，包括組態記憶體81[0]至[2s]。另外，圖12B示出圖12A所示的查找表80的結構實例。
查找表80與正反器電路83的資料輸入端子及多工器84的第一輸入端子電連接。組態記憶體81[2s]與多工器84的選擇信號輸入端子電連接。正反器電路83的資料輸出端子與多工器84的第二輸入端子電連接。
可以對查找表80輸入輸入信號in[0]至信號in[s-1]。可以對組態記憶體81[0]至組態記憶體81[2s]輸入上下文信號context[0]及上下文信號context[1]。可以對正反器電路83的時脈輸入端子輸入時脈信號gclk。可以對正反器電路83的重設輸入端子輸入重設反轉信號resetb。
查找表80如圖12B所示具有根據輸入信號in[0]至[2s]的邏輯輸出組態記憶體81[0]至[2s-1]中的一個的輸出信號的功能。與組態記憶體12同樣地，組態記憶體81[0]至[2s]具有保持組態資料且根據組態資料生成信號的功能。正反器電路83具有根據時脈信號gclk的邏輯保持來自查找表80的輸出信號或對多工器84輸出第二輸入端子的功能。多工器84具有根據從組態記憶體81[2s]輸出的信號的邏輯輸出對應於從查找表80輸出的信號的邏輯或從正反器電路83的資料輸出端子輸出的信號的邏輯中的一個的邏輯信號作為輸出信號out的功能。
〈組態記憶體〉
圖13是示出圖7A及圖7B等所示的組態記憶體12以及圖12A及圖12B所示的組態記憶體81的結構例子的電路圖。組態記憶體12及組態記憶體81包括記憶單元91[0]、記憶單元91[1]、電晶體92[0]、電晶體92[1]、電晶體93、佈線94。
圖13示出電晶體92[0]、電晶體92[1]及電晶體93都是n通道型電晶體的情況的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此，也可以將部分電晶體或所有電晶體換成p通道型電晶體。
在本說明書中，有時將n通道型電晶體和p通道型電晶體分別稱為n-ch型電晶體和p-ch型電晶體。
記憶單元91[0]與電晶體92[0]的源極和汲極中的一個電連接。記憶單元91[1]與電晶體92[1]的源極和汲極中的一個電連接。電晶體92[0]的源極和汲極中的另一個與電晶體92[1]的源極和汲極中的另一個及電晶體93的源極和汲極中的一個電連接。電晶體93的源極和汲極中的另一個與佈線94電連接。
可以將信號data輸入到記憶單元91[0]及記憶單元91[1]。可以將信號word[0]輸入到記憶單元91[0]。可以將信號word[1]輸入到記憶單元91[1]。可以將上下文信號context[0]輸入到電晶體92[0]的閘極。可以將上下文信號context[1]輸入到電晶體92[1]的閘極。可以將組態狀態信號config輸入到電晶體93的閘極。
記憶單元91[0]及記憶單元91[1]具有保持組態資料的功能。電晶體92[0]具有如下功能，基於上下文信號context[0]的電位控制是否將基於保持在記憶單元91[0]中的組態資料的資料作為輸出信號mout輸出到組態記憶體12及組態記憶體81的外部。電晶體92[1]具有如下功能，基於上下文信號context[1]的電位控制是否將基於保持在記憶單元91[1]中的組態資料的資料作為輸出信號mout輸出到組態記憶體12及組態記憶體81的外部。
也就是說，在上下文信號context[0]的電位為高電位時，例如，在保持在記憶單元91[0]中的組態資料的電位為高電位時，輸出信號mout的電位為高電位，在保持在記憶單元91[0]中的組態資料的電位為低電位時，輸出信號mout的電位為低電位。此外，在上下文信號context[1]的電位為高電位時，例如，在保持在記憶單元91[1]中的組態資料的電位為高電位時，輸出信號mout的電位為高電位，在保持在記憶單元91[1]中的組態資料的電位為低電位時，輸出信號mout的電位為低電位。
上下文信號context[0]及上下文信號context[1]的邏輯可以適當地反轉。此外，組態記憶體12及組態記憶體81可以具有如下結構：例如在保持在記憶單元91[0]中的組態資料的電位為高電位時，輸出信號mout的電位為低電位，在保持在記憶單元91[0]中的組態資料的電位為低電位時，輸出信號mout的電位為高電位。此外，例如在保持在記憶單元91[1]中的組態資料的電位為高電位時，輸出信號mout的電位為低電位，在保持在記憶單元91[1]中的組態資料的電位為低電位時，輸出信號mout的電位為高電位。
信號data具有將組態資料供應給記憶單元91[0]及記憶單元91[1]的功能。信號word[0]具有控制對記憶單元91[0]寫入組態資料的寫入控制信號的功能。信號word[1]具有對記憶單元91[1]寫入組態資料的寫入控制信號的功能。
電晶體93具有在組態工作中使輸出信號mout的電位固定為佈線94的電位的功能。此外，例如可以對佈線94施加低電位。
例如，圖13所示的記憶單元91[0]及記憶單元91[1]可以如圖14A所示地具有如下結構：記憶單元91[0]包括電晶體95[0]及閂鎖電路96[0]，記憶單元91[1] 包括電晶體95[1]及閂鎖電路96[1]。此外，如圖14B所示，也可以將使信號data的邏輯反轉的資料(互補資料)的信號dataB供應給閂鎖電路96[0]及閂鎖電路96[1]。在此情況下，信號dataB藉由電晶體97[0]供應給閂鎖電路96[0]，且藉由電晶體97[1]供應給閂鎖電路96[1]。
如圖15A所示，也可以具有如下結構：記憶單元91[0]包括電晶體95[0]、閂鎖電路98[0]、MRAM99[0](Magnetoresistive Random Access Memory：磁性隨機存取記憶體)及佈線106[0]，記憶單元91[1]包括電晶體95[1]、閂鎖電路98[1]、MRAM99[1]及佈線106[1]。此外，如圖15B所示，也可以具有如下結構：閂鎖電路98[0]與MRAM99[0]藉由電晶體101[0]連接，閂鎖電路98[1]與MRAM99[1]藉由電晶體101[1]連接。
在圖15A及圖15B所示的結構的記憶單元91[0]及記憶單元91[1]中，也可以不設置閂鎖電路98[0]及閂鎖電路98[1]。
圖13所示的記憶單元91[0]及記憶單元91[1]例如可以具有圖16所示的結構。圖16所示的記憶單元91[0]包括電晶體95A[0]、電晶體95B[0]、電容元件102A[0]、電容元件102B[0]、佈線103A[0]、佈線103B[0]、電晶體104A[0]、電晶體104B[0]、佈線105A[0]、佈線105B[0]。此外，記憶單元91[1]包括電晶體95A[1]、電晶體95B[1]、電容元件102A[1]、電容元件102B[1]、佈線103A[1]、佈線103B[1]、電晶體104A[1]、電晶體104B[1]、佈線105A[1]、佈線105B[1]。
這裡示出電晶體95A[0]、電晶體95B[0]、電晶體95A[1]、電晶體95B[1]、電晶體104A[0]、電晶體104B[0]、電晶體104A[1]及電晶體104B[1]都是n-ch型電晶體的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此，也可以將部分電晶體或所有的電晶體換成p-ch型電晶體。
電晶體95A[0]的源極和汲極中的一個與電容元件102A[0]的一個端子及電晶體104A[0]的閘極電連接。電晶體95B[0]的源極和汲極中的一個與電容元件102B[0]的一個端子及電晶體104B[0]的閘極電連接。電容元件102A[0]的另一個端子與佈線103A[0]電連接。電容元件102B[0]的另一個端子與佈線103B[0]電連接。
電晶體104A[0]的源極和汲極中的一個與電晶體92[0]的源極和汲極中的一個及電晶體104B[0]的源極和汲極中的一個電連接。電晶體104A[0]的源極和汲極中的另一個與佈線105A[0]電連接。電晶體104B[0]的源極和汲極中的另一個與佈線105B[0]電連接。
電晶體95A[1]的源極和汲極中的一個與電容元件102A[1]的一個端子及電晶體104A[1]的閘極電連接。電晶體95B[1]的源極和汲極中的一個與電容元件102B[1]的一個端子及電晶體104B[1]的閘極電連接。電容元件102A[1]的另一個端子與佈線103A[1]電連接。電容元件102B[1]的另一個端子與佈線103B[1]電連接。
電晶體104A[1]的源極和汲極中的一個與電晶體92[1]的源極和汲極中的一個及電晶體104B[1]的源極和汲極中的一個電連接。電晶體104A[1]的源極和汲極中的另一個與佈線105A[1]電連接。電晶體104B[1]的源極和汲極中的另一個與佈線105B[1]電連接。
佈線103A[0]、佈線103B[0]、佈線103A[1]及佈線103B[1]的電位例如可以為低電位。此外，對佈線105A[0]及佈線105B[0]分別施加相反的邏輯的電位，對佈線105A[1]及佈線105B[1]分別施加相反的邏輯的電位。例如，在佈線105A[0]的電位為高電位時，佈線105B[0]的電位為低電位。此外，例如在佈線105A[1]的電位為高電位時，佈線105B[1]的電位為低電位。
可以將信號data輸入到電晶體95A[0]的源極和汲極中的另一個、電晶體95B[0]的源極和汲極中的另一個、電晶體95A[1]的源極和汲極中的另一個及電晶體95B[1]的源極和汲極中的另一個。可以將信號wordA[0]輸入到電晶體95A[0]的閘極。可以將信號wordB[0]輸入到電晶體95B[0]的閘極。可以將信號wordA[1]輸入到電晶體95A[1]的閘極。可以將信號wordB[1]輸入到電晶體95B[1]的閘極。
可以對圖16所示的結構的記憶單元91[0]輸入兩種信號word[0]。此外，可以對圖16所示的結構的記憶單元91[1]輸入兩種信號word[1]。將兩種信號word[0] 表示為信號wordA[0]及信號wordB[0]，將兩種信號word[1]表示為信號wordA[1]及信號wordB[1]。
電晶體95A[0]具有控制將組態資料寫入到電容元件102A[0]的功能。電晶體95B[0]具有控制將組態資料寫入到電容元件102B[0]的功能。電晶體95A[1]具有控制將組態資料寫入到電容元件102A[1]的功能。電晶體95B[1]具有控制將組態資料寫入到電容元件102B[1]的功能。
電容元件102A[0]、電容元件102B[0]、電容元件102A[1]及電容元件102B[1]具有保持組態資料的功能。電晶體104A[0]具有使保持在電容元件102A[0]中的組態資料放大的功能。電晶體104B[0]具有使保持在電容元件102B[0]中的組態資料放大的功能。電晶體104A[1]具有使保持在電容元件102A[1]中的組態資料放大的功能。電晶體104B[1]具有使保持在電容元件102B[1]中的組態資料放大的功能。
接著，對記憶單元91[0]及記憶單元91[1]具有圖16所示的結構時的組態資料的保持及讀出的步驟進行說明。此外，佈線105A[0]及佈線105A[1]的電位為高電位，佈線105B[0]及佈線105B[1]的電位為低電位。
當在記憶單元91[0]中保持高電位的組態資料時，信號data及信號wordA[0]的電位為高電位。由此，在電容元件102A[0]中保持電荷，對電晶體104A[0]的閘極施加高電位。因此，電晶體104A[0]導通。由於佈線105A[0]的電位為高電位，所以在上下文信號context[0]的電位為高電位而電晶體92[0]導通時，高電位的信號作為輸出信號mout輸出。
當在記憶單元91[0]中保持低電位的組態資料時，信號data及信號wordB[0]的電位為高電位。由此，在電容元件102B[0]中保持電荷，對電晶體104B[0]的閘極施加高電位。因此，電晶體104B[0]導通。由於佈線105B[0]的電位為低電位，在上下文信號context[0]的電位為高電位而電晶體92[0]導通時，低電位的信號作為輸出信號mout輸出。
當在記憶單元91[1]中保持高電位的組態資料時，使信號data及信號wordA[1]的電位為高電位。此外，當在記憶單元91[1]中保持低電位的組態資料時，使信號data及信號wordB[1]的電位為高電位。
在圖16所示的結構的記憶單元91[0]中，藉由降低電晶體95A[0]的關態電流，可以使寫入在電容元件102A[0]中的電荷的保持時間延長，可以降低電晶體95B[0]的關態電流，可以使寫入在電容元件102B[0]中的電荷的保持時間延長。此外，藉由降低電晶體95A[1]的關態電流，可以使寫入在電容元件102A[1]中的電荷的保持時間延長，可以降低電晶體95B[1]的關態電流，可以使寫入在電容元件102B[1]中的電荷的保持時間延長。這裡，“關態電流”是在電晶體處於關閉狀態時流在源極和汲極之間的電流。當電晶體是n-ch型時，例如，在臨界電壓為0V至2V左右時，可以將閘極的電壓相對源極及汲極的電壓為負電壓時流過源極與汲極之間的電流稱為關態電流。另外，關態電流極小是指例如每通道寬度1μm的關態電流為100zA(介安培)以下。由於關態電流越小越好，所以該標準化關態電流較佳為10zA/μm以下或1zA/μm以下，更佳為10yA/μm(攸安培)以下。1zA為1×10-21A，1yA為1×10-24A。
為了將關態電流降低到上述極小的程度，使用能帶間隙較寬的半導體形成電晶體的通道形成區域即可。作為上述半導體，例如可以舉出金屬氧化物。由於金屬氧化物的能帶間隙為3.0eV以上，因此半導體層由金屬氧化物形成的電晶體(OS電晶體)的因熱激發所引起的洩漏電流較小，並且如上所述關態電流極小。OS電晶體的通道形成區域較佳為包含銦(In)及鋅(Zn)中的至少一個的金屬氧化物。這種金屬氧化物的典型例子為In-M-Zn氧化物(元素M例如為Al、Ga、Y或Sn)。藉由減少用作電子予體(施體)的水分或氫等雜質且減少氧空位，能夠使金屬氧化物成為i型(本質半導體)或無限趨近於i型。在此，將上述金屬氧化物可以稱為高度純化了的金屬氧化物。藉由使用高度純化了的金屬氧化物，能夠將以電晶體的通道寬度標準化的OS電晶體的關態電流降低到幾yA/μm至幾zA/μm左右。
OS電晶體的關態電流特性的溫度依賴性比半導體層使用矽形成的電晶體(以下稱為Si電晶體)小。因此，即使在高溫(例如，100℃以上)下，OS電晶體也可以將標準化關態電流為100zA以下。因此，藉由對電晶體95A[0]應用 OS電晶體，即使在高溫環境下也可以長時間保持寫入在電容元件102A[0]中的電荷，藉由對電晶體95B[0]應用OS電晶體，即使在高溫環境下也可以長時間保持寫入在電容元件102B[0]中的電荷。此外，藉由對電晶體95A[1]應用OS電晶體，即使在高溫環境下也可以長時間保持寫入在電容元件102A[1]中的電荷，藉由對電晶體95B[1]應用OS電晶體，即使在高溫環境下也可以長時間保持寫入在電容元件102B[1]中的電荷。如上所述，可以在高溫環境下得到具有高可靠性的半導體裝置。
在本說明書等中，金屬氧化物(metal oxide)是指廣義上的金屬的氧化物。金屬氧化物被分類為氧化物絕緣體、氧化物導電體(包括透明氧化物導電體)和氧化物半導體(Oxide Semiconductor，也可以簡稱為OS)等。例如，在將金屬氧化物用於電晶體的半導體層的情況下，有時將該金屬氧化物稱為氧化物半導體。換言之，在金屬氧化物具有放大作用、整流作用及開關作用中的至少一個時，可以將該金屬氧化物稱為金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor)，簡稱為OS。另外，可以將OS FET稱為包含金屬氧化物或氧化物半導體的電晶體。
此外，在本說明書等中，有時將包含氮的金屬氧化物也稱為金屬氧化物(metal oxide)。此外，也可以將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧氮化物(metal oxynitride)。
此外，在本說明書等中，有時記載CAAC(c-axis aligned crystal)或CAC(Cloud-Aligned Composite)。注意，CAAC是指結晶結構的一個例子，CAC是指功能或材料構成的一個例子。
此外，在本說明書等中，CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有導電性的功能，在材料的另一部分中具有絕緣性的功能，作為材料的整體具有半導體的功能。此外，在將CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的半導體層的情況下，導電性的功能是使被用作載子的電子(或電洞)流過的功能，絕緣性的功能是不使被用作載子的電子流過的功能。藉由導電性的功能和絕緣性的功能的互補作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有開關功能(控制開 啟/關閉的功能)。藉由在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分離，可以最大限度地提高各功能。
此外，在本說明書等中，CAC-OS或CAC-metal oxide包括導電性區域及絕緣性區域。導電性區域具有上述導電性的功能，絕緣性區域具有上述絕緣性的功能。此外，在材料中，導電性區域和絕緣性區域有時以奈米粒子級分離。另外，導電性區域和絕緣性區域有時在材料中不均勻地分佈。此外，有時觀察到其邊緣模糊而以雲狀連接的導電性區域。
此外，在CAC-OS或CAC-metal oxide中，導電性區域和絕緣性區域有時以0.5nm以上且10nm以下，較佳為0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同能帶間隙的成分構成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因於絕緣性區域的寬隙的成分及具有起因於導電性區域的窄隙的成分構成。在該結構中，當使載子流過時，載子主要在具有窄隙的成分中流過。此外，具有窄隙的成分與具有寬隙的成分互補作用，與具有窄隙的成分聯動地在具有寬隙的成分中載子流過。因此，在將上述CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的通道區域時，在電晶體的導通狀態中可以得到高電流驅動力，亦即，大通態電流(on-state current)及高場效移動率。
就是說，也可以將CAC-OS或CAC-metal oxide稱為基質複合材料(matrix composite)或金屬基質複合材料(metal matrix composite)。
電晶體92[0]、電晶體92[1]、電晶體93、電晶體104A[0]、電晶體104B[0]、電晶體104A[1]及電晶體104B[1]可以是Si電晶體。Si電晶體具有其場效移動率比OS電晶體高的特性。因此，可以增加流過電晶體92[0]、電晶體92[1]、電晶體93、電晶體104A[0]、電晶體104B[0]、電晶體104A[1]及電晶體104B[1]的電流值。由此，可以使本廣播系統100所具有的半導體裝置的工作高速化。
電晶體92[0]、電晶體92[1]、電晶體93、電晶體104A[0]、電晶體104B[0]、電晶體104A[1]及電晶體104B[1]也可以是OS電晶體。也就是說，組態記憶體12及組態記憶體81所包括的電晶體也可以都是OS電晶體。
此外，存储单元91[0]及存储单元91[1]不侷限於图14A至图16所示的结枸，例如也可以包括ReRAM(Resistance Random Access Memory：阻变式存储器)，例如也可以包括快闪存储器。
注意，圖12A至圖16所示的電路結構只是一個例子而已，只要可以實現本發明的一個實施方式也可以採用其他結構。
〈控制器的工作方法〉
參照圖17A所示的時序圖對圖7A所示的結構的控制器10等的工作例進行說明。另外，參照圖17B所示的時序圖對圖7B所示的結構的控制器10等的工作例進行說明。
圖17A和圖17B所示的時序圖示出時脈信號clk、重設反相信號resetb、組態狀態信號config、上下文狀態信號contextin、輸出信號mout、上下文信號context[0]、上下文信號context[1]、時脈控制信號clkCS和時脈信號gclk的電位。此外，示出影像處理電路307或影像處理電路325等具有PLE且能夠利用控制器10工作的影像處理電路的狀態。
當上下文信號context[0]為高電位時，影像處理電路例如可以具有對應於保持於組態記憶體81等中的記憶單元91[0]中的組態資料的結構。另外，當上下文信號context[1]為高電位時，影像處理電路例如可以具有對應於保持於組態記憶體81等中的記憶單元91[1]中的組態資料的結構。
在圖17A及圖17B中，時脈信號gclk除了被時脈閘控的情況之外與時脈信號clk同時變化。然而，實際上存在因閘延遲或RC延遲等傳達延遲而產生的時間間隔。
參照圖17A所示的時序圖對圖7A所示的結構的控制器10等的工作例進行說明。在時刻T0之前由組態記憶體12進行組態工作，組態狀態信號config為高電位。另外，重設反相信號resetb、上下文狀態信號contextin、輸出信號mout、 上下文信號context[0]和上下文信號context[1]變為低電位。另外，時脈控制信號clkCS變為高電位。
另外，影像處理電路中決定電路結構的電位固定為初始值。例如，當影像處理電路中的PLE346等PLE具有圖12A所示的結構時，輸入信號in[0]至[s-1]的電位以及從組態記憶體81[0]至[2s]輸出的信號變為低電位。此時，影像處理電路的電路結構不被規定，亦即，影像處理電路的狀態為初始狀態。
在時刻T0，組態記憶體12完成組態工作，與時脈信號clk的上升同步地使組態狀態信號config的電位變為低電位。然後，從組態記憶體12輸出的輸出信號mout的電位變為對應於圖13所示的記憶單元91[0]中保持的組態資料的電位。在此，輸出信號mout為高電位。
在時刻T1，與時脈信號clk的上升同步地使重設反相信號resetb的電位變為高電位。由此，影像處理電路中的正反器電路83等的重設狀態被解除。
在時刻T2，與時脈信號clk的下降同步地上下文信號context[0]變為高電位。由此，開始上下文切換，影像處理電路的電路結構開始從初始狀態變為狀態[0]。此時，將時脈控制信號clkCS的電位設定為低電位，由此可以停止向影像處理電路輸出時脈信號gclk。也就是說，可以進行時脈閘控。
在時刻T3，時脈信號clk上升，但是藉由進行1時脈的時脈閘控，時脈信號gclk的電位保持低電位。因此，到時脈信號clk再次上升為止可以防止對影像處理電路中的正反器電路83等的資料設置。雖然在時刻T3沒有完成從初始狀態到狀態[0]的轉變，但是由於在下次時脈信號gclk上升時完成到狀態[0]的轉變，可以防止在上下文切換中影像處理電路中的正反器電路83等的資料設置。由此，可以防止影像處理電路中的正反器電路83等被設置異常資料，從而可以正常地進行上下文切換前後的資料傳送。因此，可以抑制上下文切換時發生錯誤工作，由此可以在提高廣播系統100所具有的半導體裝置的工作速度的同時提高廣播系統100所具有的半導體裝置的可靠性。
在時刻T4，時脈控制信號clkCS變為高電位而結束時脈閘控。由此，時脈信號gclk的電位變為對應於時脈信號clk的電位的電位。
在時刻T5，將上下文狀態信號contextin的電位設定為高電位。另外，上下文狀態信號contextin也可以與時脈信號clk非同期地進行控制。也就是說，例如，也可以不與時脈信號clk的上升同步地使上下文狀態信號contextin的電位變為高電位。
在時刻T6，與時脈信號clk的下降同步地上下文信號context[0]變為低電位。接著，在時脈信號clk下降的時刻T7使上下文信號context[1]變為高電位。由此，開始上下文切換，影像處理電路的電路結構開始從狀態[0]變為狀態[1]。此時，將時脈控制信號clkCS的電位設定為低電位，由此可以停止向影像處理電路輸出時脈信號gclk。也就是說，可以進行時脈閘控。
在時刻T8，時脈信號clk上升，但是藉由進行1時脈的時脈閘控，時脈信號gclk的電位保持低電位。因此，到時脈信號clk再次上升為止可以防止對影像處理電路中的正反器電路83等的資料設置。雖然在時刻T8沒有完成從狀態[0]到狀態[1]的轉變，但是由於在下次時脈信號gclk上升時完成到狀態[1]的轉變，可以防止在上下文切換中影像處理電路中的正反器電路83等的資料設置。由此，可以防止影像處理電路中的正反器電路83等被設置異常資料，從而可以正常地進行上下文切換前後的資料傳送。因此，可以抑制上下文切換時發生錯誤工作，由此可以在提高廣播系統100所具有的半導體裝置的工作速度的同時提高廣播系統100所具有的半導體裝置的可靠性。
在時刻T9，時脈控制信號clkCS變為高電位而結束時脈閘控。由此，時脈信號gclk的電位變為對應於時脈信號clk的電位的電位。
在時刻T3至T4和時刻T8至T9，當輸出信號mout為低電位時不進行時脈閘控，時脈信號gclk的電位為對應於時脈信號clk的電位的電位。上述以外的情況下的控制器10等的工作與輸出信號mout為高電位時的情況相同。
接著，參照圖17B所示的時序圖對圖7B所示的結構的控制器10等的工作例進行說明。在時刻T0之前由組態記憶體12[0]至[m-1]進行組態工作，組態狀態信號config為高電位。另外，重設反相信號resetb、上下文狀態信號contextin、上下文信號context[0]和上下文信號context[1]、輸出信號mout[0]至[m-1]的電位變為低電位。另外，時脈控制信號clkCS的電位變為高電位。
在時刻T0，組態記憶體12[0]至[m-1]完成組態工作，與時脈信號clk的上升同步地使組態狀態信號config的電位為低電位。然後，輸出信號mout[0]至[m-1]的電位分別變為對應於保持於組態記憶體12[0]至[m-1]中的記憶單元91[0]中的組態資料的電位。在此，輸出信號mout[1]為高電位，其他的輸出信號mout的電位都為低電位。
在此，在輸出信號mout[0]為LSB且輸出信號mout[m-1]為MSB時，將輸出信號mout[0]至輸出信號mout[m-1]的電位都為低電位的情況以10進制表示時為“0”。另外，將輸出信號mout[1]為高電位而其他的他的輸出信號mout的電位都為低電位的情況以10進制表示時為“2”。在圖17B中，將輸出信號mout[0]至輸出信號mout[m-1]的電位都為低電位的情況表示為“0”，將輸出信號mout[1]為高電位而其他的他的輸出信號mout的電位都為低電位的情況表示為“2”。
時刻T1、時刻T2、時刻T4至T7和時刻T9中的工作與圖17A所示的情況相同。在時刻T3和時刻T8，進行2時脈的時脈閘控。由此，與進行1時脈的時脈閘控的情況相比，可以進一步提高時脈信號clk的時脈頻率。由此，可以提高廣播系統100的工作速度。
圖17A和圖17B所示的工作只是一個例子。例如，圖17A和圖17B中與時脈信號clk或時脈信號gclk的上升同步進行的工作也可以與時脈信號clk或時脈信號gclk的下降同步進行。另外，例如，圖17A和圖17B中與時脈信號clk或時脈信號gclk的下降同步地進行的工作也可以與時脈信號clk或時脈信號gclk的上升同步進行。
可以對圖1、圖3A至圖5和圖7A至圖16所示的結構進行適當地組合。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式2
在本實施方式中，對用於廣播系統的半導體裝置進行說明。
〈〈影像感測器〉〉
圖18A為示出影像感測器120的結構實例的平面圖。影像感測器120包括像素部621、電路260、電路270、電路280及電路290。注意，在本說明書等中，將電路260至電路290等稱為“週邊電路”或“驅動器”。例如，可以說電路260是週邊電路的一部分。
圖18B為示出像素部621的結構實例的圖。像素部621包括配置為a列b行(a及b為2以上的自然數)的矩陣狀的多個像素622。注意，圖18B中的x為1以上且a以下的自然數，y為1以上且b以下的自然數。
電路260及電路270與多個像素622連接，具有供應用來驅動多個像素622的信號的功能。電路260也可以具有對從像素622輸出的類比信號進行處理的功能。電路280也可以具有控制週邊電路的工作時序的功能。例如，也可以具有生成時脈信號的功能。此外，也可以具有轉換從外部供應的時脈信號的頻率的功能。電路280也可以具有供應參考電位信號(例如，斜坡信號等)的功能。
週邊電路包括邏輯電路、開關、緩衝器、放大電路和轉換電路中的至少一個。用於週邊電路的電晶體等也可以使用後述的用來形成像素622的半導體的一部分形成。另外，也可以將IC晶片等半導體裝置用作週邊電路的一部分或全部。
週邊電路也可以不設置電路260至電路290中的一個以上。例如，可以對電路260和電路290中的一個附加另一個的功能而省略該電路。另外，例如可以對電路270和電路280中的一個附加另一個的功能而省略該電路。另外，例如也可 以對電路260至電路290中的任一個附加其他週邊電路的功能而省略其他週邊電路。
另外，如圖18C所示，也可以沿著像素部621的外周設置電路260至電路290。另外，在影像感測器120所包括的像素部621中，也可以以使像素622傾斜的方式配置。藉由以使像素622傾斜的方式配置，可以縮短在行方向上及列方向上的像素間隔(間距)。由此，可以提高影像感測器120所拍攝的影像品質。
另外，也可以在電路260至電路290的上方以與其重疊的方式設置像素部621。藉由在電路260至電路290的上方以與其重疊的方式設置像素部621，可以增加在影像感測器120的總面積中像素部621所佔的面積。由此可以提高影像感測器120的光靈敏度。另外，可以提高影像感測器120的動態範圍。另外，可以提高影像感測器120的解析度。另外，可以提高影像感測器120所拍攝的影像的再現性。另外，可以提高影像感測器120的積體度。
藉由將影像感測器120所包括的像素622用作子像素並在每個像素622中設置透過不同波長區域的光的濾波器(濾色片)，可以獲得用來實現彩色影像顯示的資料。
圖19A是示出用來取得彩色影像的像素623的一個例子的平面圖。圖19A所示的像素623包括設置有透過紅色(R)的波長區域的光的濾色片的像素622(以下也稱為“像素622R”)、設置有透過綠色(G)的波長區域的光的濾色片的像素622(以下也稱為“像素622G”)及設置有透過藍色(B)的波長區域的光的濾色片的像素622(以下也稱為“像素622B”)。像素622R、像素622G及像素622B合起來就可用作一個像素623。
用於像素623的濾色片的顏色不侷限於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)，也可以使用透過青色(C)、黃色(Y)及洋紅色(M)的光的濾色片。藉由在一個像素623中至少設置檢測三種不同波長區域的光的像素622，可以獲得全彩色影像。
圖19B示出像素623除了包括分別設置有透過紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)的光的濾色片的各像素622以外，還包括設置有透過黃色(Y)的光的濾色片的像素622的例子。圖19C示出像素623除了包括分別設置有透過青色(C)、黃色(Y)及洋紅色(M)的光的濾色片的各像素622以外，還包括設置有透過藍色(B)的光的濾色片的像素622的例子。藉由在一個像素623中設置檢測四種以上的不同波長區域的光的像素622，可以進一步提高所獲得的影像的顏色再現性。
另外，像素622R、像素622G及像素622B的像素數比(或受光面積比)不需要必須為1：1：1。如圖19D所示，也可以採用像素數比(受光面積比)為紅色：綠色：藍色=1：2：1的Bayer排列。或者，像素數比(受光面積比)也可以為紅色：綠色：藍色=1：6：1。
用於像素623的像素622的數量可以為一個，但較佳為兩個以上。例如，藉由設置兩個以上的檢測相同的波長區域的光的像素622，可以提高冗餘性，由此可以提高影像感測器120的可靠性。
另外，藉由作為濾波器使用吸收或反射具有可見光的波長以下的波長的光且透過紅外光的IR(IR：Infrared)濾波器，可以實現檢測紅外光的影像感測器120。此外，藉由作為濾波器使用吸收或反射具有可見光的波長以上的波長的光且透過紫外光的UV(UV：Ultra Violet)濾波器，可以實現檢測紫外光的影像感測器120。另外，藉由作為濾波器使用將輻射轉換為紫外光或可見光的閃爍體，也可以將影像感測器120用作檢測X射線和γ射線等的輻射檢測器。
藉由作為濾波器使用ND(ND：Neutral Density)濾波器(減光濾波器)，可以防止大量的光入射到光電轉換元件(受光元件)時產生的輸出飽和現象。藉由組合使用減光量不同的ND濾波器，可以增大影像感測器的動態範圍。
除了上述濾波器以外，還可以在像素622中設置透鏡。這裡，參照圖20A及圖20B的剖面圖說明像素622、濾波器624、透鏡625的配置例子。藉由設置透鏡625，可以使光電轉換元件高效地接收入射光。明確而言，如圖20A所示， 可以使光660穿過形成在像素622中的透鏡625、濾波器624(濾波器624R、濾波器624G及濾波器624B)及像素驅動器610等入射到光電轉換元件601。
注意，如由點劃線圍繞的區域所示，有時以箭頭所示的光660的一部分被佈線群626的一部分、電晶體和/或電容元件等遮蔽。因此，如圖20B所示，也可以採用在光電轉換元件601一側配置透鏡625及濾波器624，而使光電轉換元件601高效地接收入射光的結構。藉由從光電轉換元件601一側使光660入射，可以提供光靈敏度高的影像感測器120。
圖21A至圖21C示出可用於像素部621的像素驅動器610的例子。圖21A所示的像素驅動器610包括電晶體602、電晶體604及電容元件606，它連接於光電轉換元件601。電晶體602的源極和汲極中的一個與光電轉換元件601電連接，電晶體602的源極和汲極中的另一個藉由節點607(電荷積累部)與電晶體604的閘極電連接。
“OS”的符號表示較佳為應用實施方式1所示的OS電晶體。這同樣適用於其他的圖式。OS電晶體可以使關態電流極低，所以可以使電容元件606為小尺寸。或者，如圖21B所示，可以省略電容元件606。另外，藉由使用OS電晶體作為電晶體602，可以使節點607的電位不容易變動。因此，可以實現不容易受到雜訊的影響的影像感測器。注意，OS電晶體也可以用於電晶體604。
作為光電轉換元件601可以採用矽基板中形成有pn接面或pin接面的二極體元件。或者，也可以採用使用非晶矽膜或微晶矽膜等的pin接面二極體元件等。另外，也可以使用二極體連接的電晶體。此外，也可以使用矽、鍺、硒等形成利用光電效果的可變電阻等。
光電轉換元件也可以使用能夠吸收輻射產生電荷的材料形成。作為能夠吸收輻射而產生電荷的材料，有碘化鉛、碘化汞、砷化鎵、CdTe或CdZn等。
圖21C所示的像素驅動器610包括電晶體602、電晶體603、電晶體604、電晶體605以及電容元件606，它連接到光電轉換元件601。圖21C所示的像素驅動器610作為光電轉換元件601使用光電二極體。電晶體602的源極和汲極中 的一個與光電轉換元件601的陰極電連接，源極和汲極中的另一個與節點607電連接。光電轉換元件601的陽極與佈線611電連接。電晶體603的源極和汲極中的一個與節點607電連接，源極和汲極中的另一個與佈線608電連接。電晶體604的閘極與節點607電連接，源極和汲極中的一個與佈線609電連接，源極和汲極中的另一個與電晶體605的源極和汲極中的一個電連接。電晶體605的源極和汲極中的另一個與佈線608電連接。電容元件606的一個電極與節點607電連接，另一個電極與佈線611電連接。
電晶體602可以被用作傳移電晶體。對電晶體602的閘極供應傳移信號TX。電晶體603可以被用作重設電晶體。對電晶體603的閘極供應重設信號RST。電晶體604可以被用作放大電晶體。電晶體605可以被用作選擇電晶體。對電晶體605的閘極供應選擇信號SEL。對佈線608供應VDD，對佈線611供應VSS。
接著，說明圖21C所示的像素驅動器610的工作。首先，使電晶體603成為導通狀態，對節點607供應VDD(重設工作)。然後，使電晶體603成為關閉狀態，VDD保持在節點607中。接著，使電晶體602成為導通狀態，對應於光電轉換元件601的受光量而使節點607的電位變化(累積工作)。然後，使電晶體602成為關閉狀態，保持節點607的電位。接著，使電晶體605成為導通狀態，從佈線609輸出對應於節點607的電位的電位(選擇工作)。藉由檢測佈線609的電位，可以知道光電轉換元件601的受光量。
電晶體602及電晶體603較佳為使用OS電晶體。如上所述，由於OS電晶體可以使關態電流極低，所以可以使電容元件606為小尺寸。或者，可以省略電容元件606。另外，藉由使用OS電晶體作為電晶體602及電晶體603，可以使節點607的電位不容易變動。因此，可以實現不容易受到雜訊的影響的影像感測器120。
〈顯示裝置〉
顯示裝置113例如具有EL(電致發光)元件(包含有機物及無機物的EL元件、有機EL元件、無機EL元件)、LED晶片(白色LED晶片、紅色LED晶片、綠色LED晶片、藍色LED晶片等)、電晶體(根據電流而發光的電晶體)、電子發射元件、使用碳奈米管的顯示元件、液晶元件、電子墨水、電潤濕 (electrowetting)元件、電泳元件、使用MEMS(微機電系統)的顯示元件(例如，柵光閥(GLV)、數位微鏡裝置(DMD)、DMS(數位微快門)、MIRASOL(註冊商標)、IMOD(干涉調變)元件、快門方式的MEMS顯示元件、光干涉方式的MEMS顯示元件、壓電陶瓷顯示器等)和量子點等中的至少一個。
除此之外，顯示裝置也可以具有其對比度、亮度、反射率、透射率等因電或磁作用而變化的顯示媒體。例如，顯示裝置也可以為電漿顯示器面板(PDP)。
作為使用EL元件的顯示裝置的一個例子，有EL顯示器等。作為使用電子發射元件的顯示裝置的例子，有場致發射顯示器(FED：Field Emittion Display)或表面傳導電子發射顯示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display)方式平面型顯示器等。
作為在各像素中使用量子點的顯示裝置的一個例子，有量子點顯示器等。量子點可以不用作顯示元件而用作液晶顯示裝置等中的背光的一部分。藉由使用量子點，可以進行色純度高的顯示。
另外，量子點是其尺寸為幾nm的半導體奈米晶，並由1×103個至1×106個左右的原子構成。量子點的能量移動依賴於其尺寸，因此，即使是由相同的物質構成的量子點也根據尺寸具有互不相同的發光波長。所以，藉由改變所使用的量子點的尺寸，可以容易調整發光波長。
此外，量子點的發射光譜的峰寬窄，因此，可以得到色純度高的發光。再者，量子點的理論上的外部量子效率被認為大致是100%，亦即，大幅度地超過呈現螢光發光的有機化合物的25%，且與呈現磷光發光的有機化合物相等。因此，藉由將量子點用作發光材料，可以獲得發光效率高的發光元件。而且，作為無機化合物的量子點在實質穩定性上也是優異的，因此，可以獲得壽命長的發光元件。
作力构成量子点的材料，可以举出週期表第十四族元素、第十五族元素、第十六族元素、包含多个第十四族元素的化合物、第四族至第十四族的元素和第十六族元素的化合物、第二族元素和第十六族元素的化合物、第十三族元素 和第十五族元素的化合物、第十三族元素和第十七族元素的化合物、第十四族元素和第十五族元素的化合物、第十一族元素和第十七族元素的化合物、氧化铁类、氧化钛类、硫系尖晶石(spinel chalcogenide)类、各种半导体簇等。
明確而言，可以舉出硒化鎘、硫化鎘、碲化鎘、硒化鋅、氧化鋅、硫化鋅、碲化鋅、硫化汞、硒化汞、碲化汞、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、磷化鎵、氮化銦、氮化鎵、銻化銦、銻化鎵、磷化鋁、砷化鋁、銻化鋁、硒化鉛、碲化鉛、硫化鉛、硒化銦、碲化銦、硫化銦、硒化鎵、硫化砷、硒化砷、碲化砷、硫化銻、硒化銻、碲化銻、硫化鉍、硒化鉍、碲化鉍、矽、碳化矽、鍺、錫、硒、碲、硼、碳、磷、氮化硼、磷化硼、砷化硼、氮化鋁、硫化鋁、硫化鋇、硒化鋇、碲化鋇、硫化鈣、硒化鈣、碲化鈣、硫化鈹、硒化鈹、碲化鈹、硫化鎂、硒化鎂、硫化鍺、硒化鍺、碲化鍺、硫化錫、硫化錫、硒化錫、碲化錫、氧化鉛、氟化銅、氯化銅、溴化銅、碘化銅、氧化銅、硒化銅、氧化鎳、氧化鈷、硫化鈷、四氧化三鐵、硫化鐵、氧化錳、硫化鉬、氧化釩、氧化鎢、氧化鉭、氧化鈦、氧化鋯、氮化矽、氮化鍺、氧化鋁、鈦酸鋇、硒鋅鎘的化合物、銦砷磷的化合物、鎘硒硫的化合物、鎘硒碲的化合物、銦鎵砷的化合物、銦鎵硒的化合物、銦硒硫化合物、銅銦硫的化合物以及它們的組合等，但是不侷限於此。此外，也可以使用以任意比例表示組成的所謂的合金型量子點。例如，因為鎘硒硫的合金型量子點可以藉由改變元素的含量比來改變發光波長，所以鎘硒硫的合金型量子點是有效於得到藍色發光的手段之一。
作力量子点的结枸，有核型、核壳(Core Shell)型、核多壳(Core Multishell)型等。可以使用上述任一個，但是藉由使用覆蓋核且具有更寬的能帶間隙的其他無機材料來形成殼，可以減少存在於奈米晶表面上的缺陷或懸空鍵的影響，從而可以大幅度地提高發光的量子效率。由此，較佳為使用核殼型或核多殼型的量子點。作為殼的材料的例子，可以舉出硫化鋅或氧化鋅。
此外，在量子點中，由於表面原子的比例高，因此反應性高而容易發生聚集。因此，量子點的表面較佳為附著有保護劑或設置有保護基。由此可以防止聚集並提高對溶劑的溶解性。此外，還可以藉由降低反應性來提高電穩定性。作為保護劑(或保護基)，例如可以舉出：月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯硬脂酸酯(polyoxyethylene stearyl ether)、聚氧乙烯月桂醚(polyoxyethylene oleyl ether) 等聚氧乙烯烷基醚類；三丙基膦、三丁基膦、三己基膦、三辛基膦等三烷基膦類；聚氧乙烯正-辛基苯基醚、聚氧乙烯正-壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基苯基醚類；三(n-己基)胺、三(n-辛基)胺、三(n-癸基)胺等三級胺類；三丙基氧化膦、三丁基氧化膦、三己基氧化膦、三辛基氧化膦、三癸基氧化膦等有機磷化合物；聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等聚乙二醇二酯類；吡啶、二甲基吡啶、柯林鹼、喹啉類等含氮芳香化合物等有機氮化合物；己基胺、辛基胺、癸基胺、十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺等胺基鏈烷類；二丁基硫醚等二烷基硫醚類；二甲亞碸、二丁亞碸等二烷亞碸類；噻吩等含硫芳香化合物等有機硫化合物；棕櫚酸、硬脂酸、油酸等高級脂肪酸；乙醇類；失水山梨醇脂肪酸酯類；脂肪酸改性聚酯類；三級胺類改性聚氨酯類；聚乙烯亞胺類等。
量子點其尺寸越小能帶間隙越大，因此適當地調節其尺寸以獲得所希望的波長的光。隨著結晶尺寸變小，量子點的發光向藍色一側(亦即，向高能量一側)遷移，因此，藉由改變量子點的尺寸，可以在涵蓋紫外區域、可見光區域和紅外區域的光譜的波長區域中調節其發光波長。通常使用的量子點的尺寸(直徑)為0.5nm至20nm，較佳為1nm至10nm。另外，量子點其尺寸分佈越小發射光譜越窄，因此可以獲得色純度高的發光。另外，對量子點的形狀沒有特別的限制，可以為球狀、棒狀、圓盤狀、其他的形狀。另外，作為棒狀量子點的量子杆呈現向c軸方向偏振的具有指向性的光，所以藉由將量子杆用作發光材料，可以得到外部量子效率更高的發光元件。
在EL元件中，通常藉由將發光材料分散在主體材料中來提高發光效率，並且主體材料需要具有發光材料以上的單重激發能階或三重激發能階。特別是，在使用藍色磷光材料時，需要具有藍色磷光材料以上的三重激發能階且使用壽命長的主體材料，這種材料的開發是極困難的。在此，量子點即使在只使用量子點而不使用主體材料來形成發光層的情況下，也可以確保發光效率，因此可以得到使用壽命長的發光元件。在只使用量子點形成發光層時，量子點較佳為具有核殼型結構(包括核多殼型結構)。
作為使用液晶元件的顯示裝置的一個例子，有液晶顯示裝置(透射型液晶顯示器、半透射型液晶顯示器、反射型液晶顯示器、直觀型液晶顯示器、投射型液晶顯示器)等。
注意，當實現半透射型液晶顯示器或反射式液晶顯示器時，使像素電極的一部分或全部具有作為反射電極的功能即可。例如，使像素電極的一部分或全部包含鋁、銀等即可。並且，此時也可以將SRAM等記憶體電路設置在反射電極下方。由此，可以進一步降低功耗。
作為使用電子墨水、電子粉流體(註冊商標)或電泳元件的顯示裝置的一個例子，有電子紙等。
注意，當將LED晶片用於顯示元件等時，也可以在LED晶片的電極或氮化物半導體下配置石墨烯或石墨。石墨烯或石墨也可以為層疊有多個層的多層膜。如此，藉由設置石墨烯或石墨，可以更容易地在其上形成氮化物半導體，如具有結晶的n型GaN半導體層等。並且，在其上設置具有結晶的p型GaN半導體層等，由此能夠構成LED晶片。另外，也可以在石墨烯或石墨與具有結晶的n型GaN半導體層之間設置AlN層。此外，LED晶片所包括的GaN半導體層也可以藉由MOCVD形成。注意，也可以藉由設置石墨烯，以濺射法形成LED晶片所包括的GaN半導體層。
另外，在使用MEMS的顯示元件中，藉由在顯示元件被密封的空間(例如，設置有顯示元件的元件基板與與元件基板對置的相對基板之間)中配置乾燥劑，可以防止MEMS等由於水分導致發生故障或劣化。
圖22A示出顯示部的結構實例。圖22A的顯示部3100包括顯示區域3131、電路3132及電路3133。電路3132例如被用作掃描線驅動器。另外，電路3133例如被用作信號線驅動器。
顯示部3100包括：大致彼此平行地配置且其電位由電路3132控制的m個掃描線3135：以及大致彼此平行地配置且其電位由電路3133控制的n個信號線 3136。並且，顯示區域3131包括配置為m行n列的矩陣狀的多個像素3130。注意，m、n都是2以上的整數。
在顯示區域3131中，各掃描線3135與像素3130當中的配置在某一行的n個像素3130電連接。另外，各信號線3136與像素3130當中的配置在某一列的m個像素3130電連接。
圖22B及圖22C為示出像素3130的結構實例的電路圖。圖22B的像素3130B為自發光型顯示裝置的像素，圖22C的像素3130C為液晶顯示裝置的像素。
像素3130B包括電晶體3431、電容元件3233、電晶體3232、電晶體3434及發光元件3125。像素3130B電連接到被供應資料信號的第n列的信號線3136(以下，稱為信號線DL_n)、被供應閘極信號的第m行的掃描線3135(以下，稱為掃描線GL_m)、電位供應線VL_a及電位供應線VL_b。
另外，藉由將多個像素3130B用作子像素，使各子像素發射不同波長區域的光，可以顯示彩色影像。例如，將發射紅色波長區域的光的像素3130、發射綠色波長區域的光的像素3130及發射藍色波長區域的光的像素3130用作一個像素。
光的波長區域的組合不侷限於紅色、綠色及藍色，可以為青色、黃色及洋紅色。藉由在一個像素中設置發射三種以上的不同波長區域的光的子像素，可以顯示全彩色影像。
可以對紅色、綠色及藍色追加黃色、青色、洋紅色、白色等中的一種以上。例如，可以對紅色、綠色及藍色追加發射黃色波長區域的光的子像素。另外，可以對青色、黃色及洋紅色追加紅色、綠色、藍色和白色等中的一種以上。例如，可以對青色、黃色及洋紅色追加發射藍色波長區域的光的子像素。藉由在一個像素中設置發射四種以上的不同波長區域的光的子像素，可以進一步提高所顯示的影像的顏色再現性。
另外，用於一個像素的紅色、綠色及藍色的像素數比(或發光面積比)不需要必須為1：1：1。例如，也可以採用像素數比(發光面積比)為紅色：綠色：藍色=1：1：2。或者，像素數比(發光面積比)也可以為紅色：綠色：藍色=1：2：3。
另外，也可以藉由使發射白色光的子像素與紅色、綠色、藍色等的濾色片組合，來實現全彩色顯示。另外，也可以使發射紅色、綠色或藍色的波長區域的光的子像素分別與透過紅色、綠色或藍色的波長區域的光的濾色片組合。
注意，本發明不侷限於彩色顯示裝置，也可以應用於單色顯示裝置。
圖22C所示的像素3130C與電晶體3431、電容元件3233及液晶元件3432電連接。像素3130C與信號線DL_n、掃描線GL_m及電容線CL電連接。
液晶元件3432的一對電極之一的電位根據像素3130C的規格適當地設定。液晶元件3432所包含的液晶的配向狀態取決於寫入到節點3436的資料。另外，也可以給各多個像素3130C所包含的液晶元件3432的一對電極之一供應共用電位(共用電位)。電容線CL的電位根據像素3130C的規格適當地決定。電容元件3233具有保持寫入節點3436的資料的作為儲存電容器的功能。
作為液晶元件3432的模式，例如可以使用下列模式：TN模式；STN模式；VA模式；ASM(Axially Symmetric Aligned Micro-cell：軸對稱排列微單元)模式；OCB(Optically Compensated Birefringence：光學補償雙折射)模式；FLC(Ferroelectric Liquid Crystal：鐵電液晶)模式；AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal：反鐵電液晶)模式；MVA模式；PVA(Patterned Vertical Alignment：垂直配向構型)模式；IPS模式；FFS模式；或者TBA(Transverse Bend Alignment：橫向彎曲配向)模式等。另外，作為其他例子，還有ECB(Electrically Controlled Birefringence：電控雙折射)模式、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal：聚合物分散液晶)模式、PNLC(Polymer Network Liquid Crystal：聚合物網路液晶)模式、賓主模式等。注意，並不限定於此，可以使用各種模式。
參照圖23A至圖23C對顯示面板的裝置結構進行說明。在圖23A中，以圍繞設置在基板4001上的像素部4002的方式設置有密封劑4005，並且，使用基 板4006進行密封。在圖23A中，在基板4001上的被密封劑4005圍繞的區域的外側，安裝有信號線驅動器4003和掃描線驅動器4004。信號線驅動器4003設置在另行準備的基板上，使用單晶半導體電晶體或多晶半導體電晶體形成。掃描線驅動器4004也是同樣的。此外，供應給信號線驅動器4003、掃描線驅動器4004或者像素部4002的各種信號及電位由FPC(Flexible printed circuit：軟性印刷電路板)4018a、FPC4018b供應。
在圖23B和圖23C中，以圍繞設置在基板4001上的像素部4002和掃描線驅動器4004的方式設置有密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動器4004上設置有基板4006。因此，像素部4002和掃描線驅動器4004與顯示元件一起被基板4001、密封劑4005以及基板4006密封。在圖23B和圖23C中，在基板4001上的被密封劑4005圍繞的區域的外側，安裝有信號線驅動器4003。在圖23B和圖23C中，供應給信號線驅動器4003、掃描線驅動器4004或者像素部4002的各種信號及電位由FPC4018供應。
此外，圖23B和圖23C示出了另行形成信號線驅動器4003並將其安裝到基板4001的例子，但是並不侷限於該結構。可以另行形成掃描線驅動器並進行安裝，也可以僅另行形成信號線驅動器的一部分或者掃描線驅動器的一部分並進行安裝。
對另行形成的驅動器的連接方法沒有特別的限制，可以採用打線接合方法、COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)、TCP(Tape Carrier Package：捲帶式封裝)、COF(Chip On Film：覆晶薄膜封裝)等。圖23A是利用COG安裝信號線驅動器4003和掃描線驅動器4004的例子，圖23B是利用COG安裝信號線驅動器4003的例子，圖23C是利用TCP安裝信號線驅動器4003的例子。顯示裝置有時包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的模組。此外，設置在基板4001上的像素部及掃描線驅動器包括多個電晶體，可應用上述實施方式所示的電晶體。
圖24A和圖24B為示出圖23B中以N1-N2的點劃線表示的部分的剖面結構的剖面圖。圖24A的顯示面板4000A用於液晶顯示裝置，圖24B的顯示面板4000B用於自發光型顯示裝置。
顯示面板4000A包括電極4015，電極4015藉由各向異性導電層4019電連接到FPC4018所包括的端子。電極4015在形成在絕緣層4110、絕緣層4111及絕緣層4112中的開口中與佈線4014電連接。顯示面板4000A包括電晶體4010、4011及電容元件4020。電容元件4020包括電晶體4010的源極電極和汲極電極中的一個的一部分與電極4021隔著絕緣層4103彼此重疊的區域。電極4021與電極4017使用同一導電層形成。電極4015與第一電極層4030使用同一導電層形成，佈線4014與電晶體4010及電晶體4011的源極電極及汲極電極使用同一導電層形成。上述同樣適用於顯示面板4000B。
此外，設置在基板4001上的像素部4002及掃描線驅動器4004包括多個電晶體，在圖24A及圖24B中示出像素部4002所包括的電晶體4010及掃描線驅動器4004所包括的電晶體4011。在圖24A中，在電晶體4010及電晶體4011上設置有絕緣層4110、絕緣層4111及絕緣層4112，並且在圖24B中，在絕緣層4112上還設置有隔壁4510。
一般而言，考慮在像素中配置的電晶體的洩漏電流等設定在像素中設置的電容元件的容量以使其能夠在指定期間保持電荷。電容元件的容量考慮電晶體的關態電流等設定即可。例如，藉由在液晶顯示裝置的像素部中使用之前所述的OS電晶體，可以將電容元件的容量降低至液晶容量的1/3以下或1/5以下。當使用OS電晶體時，可以不設置電容元件。
在圖24A中，液晶元件4013包括第一電極層4030、第二電極層4031以及液晶層4008。注意，以夾持液晶層4008的方式設置有用作配向膜的絕緣層4032、絕緣層4033。第二電極層4031設置在基板4006一側，並且，第一電極層4030和第二電極層4031隔著液晶層4008重疊。
此外，間隔物4035是藉由對絕緣層選擇性地進行蝕刻而得到的柱狀間隔物，它是為調節第一電極層4030和第二電極層4031之間的間隔(單元間隙)而設置的。注意，也可以使用球狀間隔物。
當作為顯示元件使用液晶元件時，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。這些液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、層列相、立方相、手向列相、各向同性相等。
另外，也可以採用不使用配向膜的呈現藍相(Blue Phase)的液晶。藍相是液晶相中之一種，當使膽固醇相液晶的溫度升高時，在即將由膽固醇相液晶轉變成均質相之前呈現。由於藍相只出現在較窄的溫度範圍內，所以為了改善溫度範圍而將混合有5wt.%以上的手性試劑的液晶組成物用於液晶層。由於包括呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度短，亦即為1msec以下，並且它具有光學各向同性，所以不需要配向處理，並且視角依賴性低。另外，由於不需要設置配向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由於摩擦處理而引起的靜電破壞，並可以降低製程中的液晶顯示裝置的不良、破損，從而可以提高液晶顯示裝置的生產率。
此外，也可以使用將像素(pixel)分成幾個區域(子像素)且使分子分別倒向不同方向的被稱為多域化或多域設計的方法。
此外，液晶材料的固有電阻為1×109Ω．cm以上，較佳為1×1011Ω．cm以上，更佳為1×1012Ω．cm以上。注意，本說明書中的固有電阻的值為在20℃下測量的值。
在本實施方式中使用的OS電晶體可以降低關閉狀態下的電流值(關態電流值)。因此，可以延長影像信號等電信號的保持時間，並且，還可以延長電源導通狀態下的寫入間隔。因此，可以降低更新工作的頻率，所以發揮抑制功耗的效果。
此外，由於OS電晶體可以得到較高的場效移動率，因此可以進行高速驅動。由此，藉由在顯示裝置的像素部中使用上述電晶體，可以提供高品質的影像。另外，因為可以使用上述電晶體在同一基板上分別製造驅動器部和像素部，所以可以縮減顯示裝置的部件數量。
此外，在顯示裝置中，可以適當地設置黑矩陣(遮光層)、偏振構件、相位差構件、抗反射構件等的光學構件(光學基板)等。例如，也可以使用利用偏振基板以及相位差基板的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光、側光等。
作為顯示裝置所包括的顯示元件，可以應用利用電致發光的發光元件(也稱為EL元件)。EL元件在一對電極之間具有包含發光化合物的層(也稱為EL層)。當使一對電極之間產生高於EL元件的臨界電壓的電位差時，電洞從陽極一側注入到EL層中，而電子從陰極一側注入到EL層中。被注入的電子和電洞在EL層中再結合，由此，包含在EL層中的發光物質發光。
EL元件根據發光材料是有機化合物還是無機化合物被區別，通常前者被稱為有機EL元件，而後者被稱為無機EL元件。
在有機EL元件中，藉由施加電壓，電子從一個電極注入到EL層中，而電洞從另一個電極注入到EL層中。藉由這些載子(電子及電洞)再結合，發光有機化合物形成激發態，當從該激發態回到基態時發光。由於這種機制，這種發光元件被稱為電流激發型發光元件。
EL層除了發光化合物以外也可以還包括電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電洞阻擋材料、電子傳輸性高的物質、電子注入性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等。
EL層可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
無機EL元件根據其元件結構而分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件包括發光層，其中發光材料的粒子分散在黏合劑中，並且其發光機制是利用施體能階和受體能階的施體-受體再結合型發光。薄膜型無機EL元件是其中發光層夾在電介質層之間，並且該夾著發光層的電介質層夾在電極之間的結構，其發光機制是利用金屬離子的內殼層電子躍遷的局部型發光。注意，這裡作為發光元件使用有機EL元件進行說明。
為了取出發光，使發光元件的一對電極中的至少一個為透明即可。在基板上形成有電晶體及發光元件。作為發光元件可以採用從與該基板相反一側的表面取出發光的頂部發射結構；從基板一側的表面取出發光的底部發射結構；以及從兩個表面取出發光的雙面發射結構。
在圖24B中，發光元件4513與設置在像素部4002中的電晶體4010電連接。雖然發光元件4513具有第一電極層4030、發光層4511及第二電極層4031的疊層結構，但是不侷限於該結構。根據從發光元件4513取出光的方向等，可以適當地改變發光元件4513的結構。
隔壁4510使用有機絕緣材料或無機絕緣材料形成。尤其較佳為使用感光樹脂材料，在第一電極層4030上形成開口部，並且將該開口部的側面形成為具有連續曲率的傾斜面。
發光層4511可以使用一個層構成，也可以使用多個層的疊層構成。
為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入發光元件4513，也可以在第二電極層4031及隔壁4510上形成保護層。作為保護層，可以形成氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、DLC(Diamond Like Carbon)膜等。此外，在由基板4001、基板4006以及密封劑4005密封的空間中設置有填充劑4514並被密封。如此，為了不暴露於外部氣體，較佳為使用氣密性高且脫氣少的保護薄膜(黏合薄膜、紫外線硬化性樹脂薄膜等)、覆蓋材料進行封裝(封入)。
作為填充劑4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線硬化性樹脂或熱固性樹脂，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽酮樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。填充劑4514也可以包含乾燥劑。
作為密封劑4005，可以使用玻璃粉等玻璃材料或者兩液混合型樹脂等在常溫下固化的固化樹脂、光硬化性樹脂、熱固性樹脂等樹脂材料。密封劑4005也可以包含乾燥劑。
另外，根據需要，也可以在發光元件的光射出面上適當地設置諸如偏光板或者圓偏光板(包括橢圓偏光板)、相位差板(λ/4板，λ/2板)、濾色片等的光學薄膜。此外，也可以在偏光板或者圓偏光板上設置抗反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是藉由利用表面的凹凸擴散反射光來降低反射眩光的處理。
藉由使發光元件具有微腔結構，能夠提取色純度高的光。另外，藉由組合微腔結構和濾色片，可以防止反射眩光，而可以提高影像的可見度。
關於對顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、共用電極層、相對電極層等)，根據取出光的方向、設置電極層的地方以及電極層的圖案結構而選擇其透光性、反射性，即可。
作為第一電極層4030及第二電極層4031，可以使用包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的氧化銦、銦錫氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等具有透光性的導電材料。
此外，第一電極層4030及第二電極層4031可以使用鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等金屬、其合金和其氮化物中的一種以上形成。
此外，第一電極層4030及第二電極層4031可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合體)的導電組成物形成。作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛導電高分子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯及噻吩中的兩種以上構成的共聚物或其衍生物等。
圖25A為作為圖24A所示的電晶體4010及4011使用頂閘極型電晶體時的剖面圖。同樣地，圖25B為作為圖24B所示的電晶體4010及4011使用頂閘極型電晶體時的剖面圖。
在電晶體4010、4011中，電極4017被用作閘極電極。佈線4014被用作源極電極或汲極電極。絕緣層4103被用作閘極絕緣膜。電晶體4010、4011包括半導體層4012。半導體層4012可以使用結晶矽、多晶矽、非晶矽、金屬氧化物、有機半導體等。另外，根據需要可以將雜質引入半導體層4012以提高半導體層4012的導電率或者控制電晶體的臨界值。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中，對顯示面板等的各組件進行說明。
〈基板〉
作為顯示面板所包括的基板等可以使用具有平坦面的材料。作為提取來自顯示元件的光的一側的基板，使用使該光透過的材料。例如，可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石以及有機樹脂等的材料。
藉由使用厚度薄的基板，可以實現顯示面板等的輕量化及薄型化。再者，藉由使用其厚度允許其具有撓性的基板，可以實現撓性顯示面板等。
不提取發光的一側的基板也可以不具有透光性，所以除了上面例舉的基板之外還可以使用金屬基板等。由於金屬基板的導熱性高，容易將熱傳導到基板整體，因此能夠抑制顯示面板等的局部溫度上升，所以是較佳的。為了獲得撓 性或彎曲性，較佳為將金屬基板的厚度設定為10μm以上且200μm以下，更佳為20μm以上且50μm以下。
對於構成金屬基板的材料沒有特別的限制，例如，較佳為使用鋁、銅、鎳等金屬、鋁合金或不鏽鋼等的合金等。
此外，也可以使用使金屬基板的表面氧化或在其表面上形成絕緣膜等進行過絕緣處理的基板。例如，可以採用旋塗法或浸漬法等塗佈法、電沉積法、蒸鍍法或濺射法等的方法形成絕緣膜，也可以藉由在氧氛圍下放置或加熱或者採用陽極氧化法等的方法，在基板的表面形成氧化膜。
作為具有撓性且對可見光具有透過性的材料，例如可以舉出如下材料：聚酯樹脂諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等、聚丙烯腈樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氯乙烯樹脂或聚四氟乙烯(PTFE)樹脂等。尤其較佳為使用熱膨脹係數低的材料，例如較佳為使用熱膨脹係數為30×10-6/K以下的聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂以及PET等。另外，也可以使用將有機樹脂浸滲於玻璃纖維中的基板或將無機填料混合到有機樹脂中來降低熱膨脹係數的基板。由於使用這種材料的基板的重量輕，所以使用該基板的顯示面板等也可以實現輕量化。
當上述材料中含有纖維體時，作為纖維體使用有機化合物或無機化合物的高強度纖維。明確而言，高強度纖維是指拉力模數或楊氏模數高的纖維。其典型例子為聚乙烯醇類纖維、聚酯類纖維、聚醯胺類纖維、聚乙烯類纖維、芳族 聚醯胺類纖維、聚對苯撐苯并雙 唑纖維、玻璃纖維或碳纖維。作為玻璃纖維可以舉出使用E玻璃、S玻璃、D玻璃、Q玻璃等的玻璃纖維。將上述纖維體以織布或不織布的狀態使用，並且，也可以使用在該纖維體中浸滲樹脂並使該樹脂固化而成的結構體作為撓性基板。藉由作為撓性基板使用由纖維體和樹脂構成的結構體，可以提高耐彎曲或局部擠壓所引起的破損的可靠性，所以是較佳的。
或者，可以將薄得足以具有撓性的玻璃、金屬等用於基板。或者，可以使用利用黏合層貼合玻璃與樹脂材料的複合材料。
還可以在撓性基板上層疊保護顯示面板等的表面免受損傷等的硬塗層(例如，氮化矽、氧化鋁等)、能夠分散按壓力的材料的層(例如，芳族聚醯胺樹脂層等)等。另外，為了抑制水分等導致顯示元件的使用壽命降低等，也可以在撓性基板上層疊低透水性的絕緣膜。例如，可以使用氮化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁等無機絕緣材料。
作為基板也可以使用層疊多個層的基板。特別是，藉由採用具有玻璃層的結構，可以提高對水或氧的阻擋性而提供可靠性高的顯示面板等。
〈電晶體〉
電晶體包括：用作閘極電極的導電層；半導體層；用作源極電極的導電層；用作汲極電極的導電層；以及用作閘極絕緣層的絕緣層。上面示出採用底閘極結構電晶體的情況。
注意，對本發明的一個實施方式的顯示裝置所包括的電晶體的結構沒有特別的限制。例如，可以採用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體。此外，還可以採用頂閘極型或底閘極型的電晶體結構。或者，也可以在通道的上下設置有閘極電極。
對用於電晶體的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制，可以使用非晶半導體或具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體、單晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用具有結晶性的半導體時可以抑制電晶體的特性劣化，所以是較佳的。
另外，作為用於電晶體的半導體材料，可以使用能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上的金屬氧化物。典型的是，可以使用包含銦的金屬氧化物等，諸如後面說明的CAC-OS等。
使用其能帶間隙比矽寬且載子密度小的金屬氧化物的電晶體由於其關態電流低，因此能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容元件中的電荷。
作為半導體層例如可以採用包含銦、鋅及M(鋁、鈦、鎵、鍺、釔、鋯、鑭、鈰、錫、釹或鉿等金屬)的以“In-M-Zn類氧化物”表示的膜。
當構成半導體層的金屬氧化物為In-M-Zn類氧化物時，較佳為用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比滿足In
Figure 106134601-A0202-12-0060-55
M及Zn
Figure 106134601-A0202-12-0060-56
M。這種濺射靶材的金屬元素的原子數比較佳為In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=3：1：2、In：M：Zn=4：2：3、In：M：Zn=4：2：4.1、In：M：Zn=5：1：6、In：M：Zn=5：1：7、 In：M：Zn=5：1：8等。注意，所形成的半導體層的原子數比分別有可能在上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內變動。
本實施方式所示的底閘極結構的電晶體由於能夠減少製程，所以是較佳的。另外，此時藉由使用金屬氧化物，可以在比多晶矽低的溫度下形成氧化物半導體，並且作為半導體層下方的佈線或電極的材料及基板材料可以使用耐熱性低的材料，由此可以擴大材料的選擇範圍。例如，可以適當地使用極大面積的玻璃基板等。
作為半導體層，可以使用載子密度低的金屬氧化物膜。例如，作為半導體層可以使用載子密度為1×1017/cm3以下，較佳為1×1015/cm3以下，更佳為1×1013/cm3以下，進一步較佳為1×1011/cm3以下，更進一步較佳為小於1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的載子密度的金屬氧化物。將這樣的金屬氧化物稱為高純度本質或實質上高純度本質的金屬氧化物。由此，因為雜質濃度及缺陷能階密度低，可以說是具有穩定的特性的金屬氧化物。
注意，本發明不侷限於上述記載，可以根據所需的電晶體的半導體特性及電特性(場效移動率、臨界電壓等)來使用具有適當的組成的材料。另外，較佳為適當地設定半導體層的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需的電晶體的半導體特性。
當構成半導體層的金屬氧化物包含第14族元素之一的矽或碳時，半導體層中的氧缺陷增加，會使該半導體層變為n型。因此，將半導體層中的矽或碳的 濃度(藉由二次離子質譜分析法測得的濃度)設定為2×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1017atoms/cm3以下。
另外，有時當鹼金屬及鹼土金屬與金屬氧化物鍵合時生成載子，而使電晶體的關態電流增大。因此，將藉由二次離子質譜分析法測得的半導體層的鹼金屬或鹼土金屬的濃度設定為1×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1016atoms/cm3以下。
另外，當構成半導體層的金屬氧化物含有氮時生成作為載子的電子，載子密度增加而容易n型化。其結果是，使用具有含有氮的金屬氧化物的電晶體容易變為常開特性。因此，利用二次離子質譜分析法測得的半導體層的氮濃度較佳為5×1018atoms/cm3以下。
另外，半導體層例如也可以具有非單晶結構。非單晶結構例如包括具有c軸配向的結晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor或者C-Axis Aligned and A-B-plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶結構、微晶結構或非晶結構。在非單晶結構中，非晶結構的缺陷態密度最高，而CAAC-OS的缺陷態密度最低。
非晶結構的金屬氧化物膜例如具有無秩序的原子排列且不具有結晶成分。或者，非晶結構的氧化物膜例如是完全的非晶結構且不具有結晶部。
此外，半導體層也可以為具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的混合膜。混合膜有時例如具有包括上述區域中的兩種以上的區域的單層結構或疊層結構。
〈CAC-OS的結構〉
以下，對可用於在本發明的一個實施方式中公開的電晶體的CAC-OS的構成進行說明。
CAC-OS例如是指包含在金屬氧化物中的元素不均勻地分佈的構成，其中包含不均勻地分佈的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在金屬氧化物中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域混合的狀態稱為馬賽克(mosaic)狀或補丁(patch)狀，該區域的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。
金屬氧化物較佳為至少包含銦。尤其較佳為包含銦及鋅。除此之外，也可以還包含鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以將In-Ga-Zn氧化物稱為CAC-IGZO)是指材料分成銦氧化物(以下，稱為InOX1(X1為大於0的實數))或銦鋅氧化物(以下，稱為InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2為大於0的實數))以及鎵氧化物(以下，稱為GaOX3(X3為大於0的實數))或鎵鋅氧化物(以下，稱為GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4為大於0的實數))等而成為馬賽克狀，且馬賽克狀的InOX1或InX2ZnY2OZ2均勻地分佈在膜中的構成(以下，也稱為雲狀)。
換言之，CAC-OS是具有以GaOX3為主要成分的區域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域混在一起的構成的複合金屬氧化物。在本說明書中，例如，當第一區域的In與元素M的原子個數比大於第二區域的In與元素M的原子個數比時，第一區域的In濃度高於第二區域。
注意，IGZO是通稱，有時是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作為典型例子，可以舉出以InGaO3(ZnO)m1(m1為自然數)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1
Figure 106134601-A0202-12-0064-57
x0
Figure 106134601-A0202-12-0064-58
1，m0為任意數)表示的結晶性化合物。
上述結晶性化合物具有單晶結構、多晶結構或CAAC結構。CAAC結構是多個IGZO的奈米晶具有c軸配向性且在a-b面上以不配向的方式連接的結晶結構。
另一方面，CAC-OS與金屬氧化物的材料構成有關。CAC-OS是指如下構成：在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中，一部分中觀察到以Ga為主要成分的奈米粒子狀區域，一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域，並且，這些區域以馬賽克狀無規律地分散。因此，在CAC-OS中，結晶結構是次要因素。
CAC-OS不包含組成不同的二種以上的膜的疊層結構。例如，不包含由以In為主要成分的膜與以Ga為主要成分的膜的兩層構成的結構。
注意，有時觀察不到以GaOX3為主要成分的區域與以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域之間的明確的邊界。
在CAC-OS中包含選自鋁、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種以代替鎵的情況下，CAC-OS是指如下構成：一部分中觀察到以該元素為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域以馬賽克狀無規律地分散。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下，作為沉積氣體，可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的一種或多種。另外，成膜時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好，例如，將氧氣體的流量比設定為0%以上且低於30%，較佳為0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特徵：藉由根據X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)測定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ掃描進行測定時，觀察不到明確的峰值。也就是說，根據X射線繞射，可知在測定區域中沒有a-b面方向及c軸方向上的配向。
另外，在藉由照射束徑為1nm的電子束(也稱為奈米束)而取得的CAC-OS的電子繞射圖案中，觀察到環狀的亮度高的區域以及在該環狀區域內的多個亮點。由此，根據電子繞射圖案，可知CAC-OS的結晶結構具有在平面方向及剖面方向上沒有配向的nc(nano-crystal)結構。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析影像，可確認到：具有以GaOX3為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域不均勻地分佈而混合的構成。
CAC-OS的結構與金屬元素均勻地分佈的IGZO化合物不同，具有與IGZO化合物不同的性質。換言之，CAC-OS具有以GaOX3等為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域互相分離且以各元素為主要成分的區域為馬賽克狀的構成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域的導電性高於以GaOX3等為主要成分的區域。換言之，當載子流過以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域時，呈現金屬氧化物的導電性。因此，當以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域在金屬氧化物中以雲狀分佈時，可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面，以GaOX3等為主要成分的區域的絕緣性高於以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域。換言之，當以GaOX3等為主要成分的區域在金屬氧化物體中分佈時，可以抑制洩漏電流而實現良好的切換工作。
因此，當將CAC-OS用於半導體元件時，藉由起因於GaOX3等的絕緣性及起因於InX2ZnY2OZ2或InOX1的導電性的互補作用可以實現高通態電流(Ion)及高場效移動率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半導體元件具有高可靠性。因此，CAC-OS適用於顯示器等各種半導體裝置。
或者，可以將矽用於形成有電晶體的通道的半導體。作為矽可以使用非晶矽，尤其較佳為使用具有結晶性的矽。例如，較佳為使用微晶矽、多晶矽、單晶矽等。尤其是，多晶矽與單晶矽相比能夠在低溫下形成，並且其場效移動率比非晶矽高，所以多晶矽的可靠性高。
本實施方式所例示的底閘極結構的電晶體由於能夠減少製程，所以是較佳的。此外，此時藉由使用非晶矽，與多晶矽相比可以在更低的溫度下形成，因此作為半導體層下方的佈線或電極的材料及基板材料可以使用耐熱性低的材料，由此可以擴大材料的選擇範圍。例如，可以適當地使用極大面積的玻璃基板等。另一方面，頂閘極型電晶體容易自對準地形成雜質區域，從而可以減少特性的不均勻等，所以是較佳的。此時，尤其較佳為使用多晶矽或單晶矽等。
〈導電層〉
作為可用於電晶體的閘極、源極及汲極和構成顯示面板等的各種佈線及電極等導電層的材料，可以舉出鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以上述金屬為主要成分的合金等。另外，可以以單層或疊層結構使用包含這些材料的膜。例如，可以舉出包含矽的鋁膜的單層結構、在鈦膜上層疊鋁膜的兩層結構、在鎢膜上層疊鋁膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構、在鎢膜上層疊銅膜的兩層結構、依次層疊鈦膜或氮化鈦膜、鋁膜或銅膜以及鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、以及依次層疊鉬膜或氮化鉬膜、鋁膜或銅膜以及鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另 外，可以使用氧化銦、氧化錫或氧化鋅等氧化物。另外，藉由使用包含錳的銅，可以提高蝕刻時的形狀的控制性，所以是較佳的。
另外，作為透光性導電材料，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含該金屬材料的合金材料。或者，還可以使用該金屬材料的氮化物(例如，氮化鈦)等。另外，當使用金屬材料、合金材料(或者它們的氮化物)時，將其形成得薄到具有透光性，即可。此外，可以將上述材料的疊層膜用作導電層。例如，藉由使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等，可以提高導電性，所以是較佳的。上述材料也可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層、顯示元件所包括的導電層(被用作像素電極或共用電極的導電層)。
〈絕緣層〉
作為可用於各絕緣層的絕緣材料，例如可以使用丙烯酸樹脂或環氧樹脂等樹脂、矽酮等具有矽氧烷鍵的樹脂、無機絕緣材料如氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。
另外，發光元件較佳為設置於一對透水性低的絕緣膜之間。由此，能夠抑制水等雜質進入發光元件，從而能夠抑制裝置的可靠性下降。
作為透水性低的絕緣膜，可以舉出氮化矽膜、氮氧化矽膜等含有氮及矽的膜以及氮化鋁膜等含有氮及鋁的膜等。另外，也可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜以及氧化鋁膜等。
例如，透水性低的絕緣膜的水蒸氣透過量為1×10-5[g/(m2．day)]以下，較佳為1×10-6[g/(m2．day)]以下，更佳為1×10-7[g/(m2．day)]以下，進一步較佳為1×10-8[g/(m2．day)]以下。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式4
在本實施方式中，對能夠使用本發明的一個實施方式的半導體裝置的電子 裝置進行說明。
作為能夠使用本發明的一個實施方式的半導體裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音訊播放裝置、彈珠機等大型遊戲機等。上述電子裝置在具有撓性時也可以沿著房屋及高樓的內壁或外壁、汽車的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝。圖26A至圖26E示出電子裝置的結構實例子。
圖26A所示的行動電話機7400除了組裝在外殼7401的顯示部7402之外還具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。行動電話機7400可以藉由用手指等觸摸顯示部7402來輸入資訊。此外，藉由用手指等觸摸顯示部7402可以進行打電話或輸入文字等所有操作。此外，藉由操作按鈕7403的操作，可以進行電源的開關或切換顯示在顯示部7402的影像的種類。例如，可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
藉由作為行動電話機7400使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以使行動電話機7400的工作高速化。
圖26B是手錶型可攜式資訊終端的一個例子。圖26B所示的可攜式資訊終端7100包括外殼7101、顯示部7102、腕帶7103、錶扣7104、操作按鈕7105、輸入輸出端子7106等。可攜式資訊終端7100可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂播放、網路通訊、電腦遊戲等各種應用程式。顯示部7102的顯示面是彎曲的，能夠沿著彎曲的顯示面進行顯示。另外，顯示部7102具備觸控感測器，可以用手指或觸控筆等觸摸螢幕來進行操作。例如，藉由觸摸顯示於顯示部7102的圖示7107，可以啟動應用程式。
操作按鈕7105除了時間設定之外還可以具有電源的開關、無線通訊的開關、靜音模式的開啟及關閉、省電模式的開啟及關閉等各種功能。例如，藉由利用組裝在可攜式資訊終端7100中的作業系統，還可以自由地設定操作按鈕 7105的功能。另外，可攜式資訊終端7100可以進行被通訊標準化的近距離無線通訊。例如，藉由與可進行無線通訊的耳麥相互通訊，可以進行免提通話。另外，可攜式資訊終端7100具備輸入輸出端子7106，可以藉由連接器直接與其他資訊終端進行資料的交換。另外，也可以藉由輸入輸出端子7106進行充電。另外，充電工作也可以利用無線供電進行，而不藉由輸入輸出端子7106。
藉由作為可攜式資訊終端7100使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以使可攜式資訊終端7100的工作高速化。
圖26C示出筆記型個人電腦(PC)。圖26C所示的PC7200包括外殼7221、顯示部7222、鍵盤7223及指向裝置7224等。
藉由作為PC7200使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以使PC7200的工作高速化。
圖26D示出固定式顯示裝置。圖26D的顯示裝置7000包括外殼7001、顯示部7002及支架7003等。
藉由作為顯示裝置7000使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以使顯示裝置7000的工作高速化。
圖26E是視頻攝影機7600，其包括第一外殼7641、第二外殼7642、顯示部7643、操作鍵7644、透鏡7645、連接部7646等。
藉由作為視頻攝影機7600使用本發明的一個實施方式的半導體裝置可以使視頻攝影機7600的工作高速化。
上述電子裝置所具備的顯示部在包括例如以4K或8K表示的高像素數時，上述電子裝置較佳為包括本發明的一個實施方式的接收器。上述電子裝置藉由具有本發明的一個實施方式的接收器，可以以低功耗迅速接收視頻並進行顯示。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
clk‧‧‧時脈信號
DID2‧‧‧解碼影像資料
context[0]‧‧‧上下文信號
context[1]‧‧‧上下文信號
clkCS‧‧‧時脈控制信號
gclk‧‧‧時脈信號
FID2‧‧‧影像資料

Claims (10)

  1. 一種包括解碼器的半導體裝置，其中，該解碼器包括第一電路、第二電路、第三電路及組態記憶體，該第一電路與時脈信號同步工作，該第一電路進行影像處理，該第一電路的電路結構可以切換，在切換該第一電路的該電路結構時對該第一電路進行時脈閘控，該第二電路對該第一電路輸出該時脈信號，該第二電路進行時脈閘控，該第三電路對該第一電路輸出第一信號，該第一電路具有對應於該第一信號的邏輯的電路結構，該組態記憶體保持組態資料，該組態記憶體生成對應於該組態資料的第二信號，並且，該第二電路進行根據該第二信號的邏輯決定的時脈數的時脈閘控。
  2. 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中對該第一電路進行時脈閘控以防止該時脈信號輸入到該第一電路。
  3. 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第一電路包括可程式邏輯元件，並且該可程式邏輯元件包括正反器電路。
  4. 一種廣播系統，包括：申請專利範圍第1項之半導體裝置；以及顯示裝置，其中，該半導體裝置接收廣播信號並根據該廣播信號生成影像資料，並且，該顯示裝置顯示對應於該影像資料的影像。
  5. 一種電子裝置，包括：申請專利範圍第1項之半導體裝置；以及顯示部。
  6. 一種包括解碼器的半導體裝置，其中，該解碼器包括第一電路、第二電路、第三電路及第1至第m(m是自然數)組態記憶體，該第一電路與時脈信號同步工作，該第一電路進行影像處理， 該第一電路的電路結構可以切換，在切換該第一電路的該電路結構時對該第一電路進行時脈閘控，該第二電路對該第一電路輸出該時脈信號，該第二電路進行時脈閘控，該第三電路對該第一電路輸出第一信號，該第一電路具有對應於該第一信號的邏輯的電路結構，該第1至第m組態記憶體生成對應於該各第1至第m組態記憶體中保持的組態資料的第1至第m輸出信號，該第二電路根據該第1至第m輸出信號的邏輯生成二進制的整數資料，並且，該第二電路進行整數時脈數的時脈閘控。
  7. 根據申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中對該第一電路進行時脈閘控以防止該時脈信號輸入到該第一電路。
  8. 根據申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中該第一電路包括可程式邏輯元件，並且該可程式邏輯元件包括正反器電路。
  9. 一種廣播系統，包括：申請專利範圍第6項之半導體裝置；以及顯示裝置，其中，該半導體裝置接收廣播信號並根據該廣播信號生成影像資料，並且，該顯示裝置顯示對應於該影像資料的影像。
  10. 一種電子裝置，包括：申請專利範圍第6項之半導體裝置；以及顯示部。
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